2010-2019年河南漯河灯下农作物害虫群落结构分析

刘 迪，戴 晋，侯艳红，陈 莉，王文豪，范志业，陈 琦，师兴凯，郭 鸣，李世民*，黄建荣

(1. 漯河市农业科学院，国家植物保护郾城观测实验站，河南漯河 462300；2. 漯河市粮油饲料产品质量监督检验站，河南漯河 462000；3. 河南省农业科学院植物保护研究所，河南省0号昆虫雷达野外观测研究站，郑州 450002)

昆虫群落是农田生态系统中重要的组成部分，研究农田生态系统中害虫群落的组成结构及多样性变化是揭示农业害虫成灾机制并进行可持续治理的基础工作之一(高书晶等，2004)。通过调查分析不同种植区域内农作物上昆虫群落的组成及动态，为农业有害生物的可持续管理提供策略(Lilietal., 2020)，调查不同品种内的群落结构，是评价作物抗性水平的主要途径(沈方圆等，2020)，调查不同间作下作物产量和昆虫群落组成及多样性，为农药化肥的减施提供依据(李立坤等，2019)。同时长期调查昆虫群落是反应气候变化及耕作方式变化的重要数据，为人类可持续利用土地提供重要依据(Belletal., 2019; Macgregoretal., 2019)。

一直以来，我国对农业害虫的防治策略大多针对单一害虫，而这往往忽视了昆虫群落对害虫控制作用，这也导致了主要害虫被控制，而害虫抗药性迅速增加、农药使用寿命迅速缩短，次要害虫成为主要害虫，生物多样性降低、生态环境破坏、农田昆虫群落结构脆弱等一系列问题(Wuetal.，2008；李晓强等，2008；Luetal.，2010b；高希武，2010；陈培育等，2014；李国平等，2015；萧玉涛等，2019)。因此，掌握农作物害虫群落的演替规律，明确农作物众多害虫的发生危害与暴发成灾因素，提出害虫监测预警和可持续治理的理论与方法是害虫防治工作的重中之重(陆宴辉等，2017)。

目前在农田生态系统群落的调查中，多数农业害虫成虫因为对人工灯光具有明显的趋性，已经成为群落调查的重要的调查方法之一，灯光诱集的成虫能够反映害虫的消长变化(张国彦等，2005；江幸福等，2009)，在我国水稻种植区内的稻飞虱和稻纵卷叶螟等(柯汉云等，2014)、北方旱作种植区的金龟子群落(刘超华等，2013；陈琦等，2020)及对最新入侵物种草地贪夜蛾的监测和防控中得到广泛的应用(江幸福等，2019；杨普云等，2019；刘杰等，2019)。

河南省是我国重要的粮食主产区，全省粮食作物种植面积稳定在0.107亿hm2左右，全年粮食产量稳定在650亿kg以上(河南省统计局，2019)，保障河南省作物产量对扛稳我国粮食安全具有重要意义。漯河市位于河南中部地区，耕地面积占全市总面积的70.25%，研究农作物害虫群落结构及其时序动态，精准测报和及时防控优势害虫种类对于保证漯河市粮食生产安全至关重要。同时漯河是我国南北气候的过渡地带，有独特的地理区位特点，是迁飞性害虫东方黏虫等迁飞的主要通道(李光博等，1964)。因此，本研究在漯河市城边农田内设置虫情测报灯，2010-2019年连续观察获得农作物害虫成虫发生情况数据，分别从群落结构、群落多样性的时间动态等方面对数据进行分析，以明确目前漯河市农作物害虫的群落结构，了解不同时期害虫发生特点，为进一步的害虫预测预报以及综合防控提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

虫情测报灯1台，采用鹤壁佳多科工贸有限公司生产的JBD2型智能自动虫情测报灯，光源为20 W黑光灯，主波长365 nm，灯管离地高度1.5 m。

1.2 方法

1.2.1测报灯周围环境

灯诱地点位于漯河市农业科学院五里岗试验基地(114°0′ E，33°58′ N)，试验地面积23.35 hm2。测报灯周围地势平坦，无高大建筑和树木遮挡，基地内小麦与玉米连作为主，也有小麦与大豆、花生、芝麻或红薯等作物连作，麦棉套种等种植模式，基地外周边农田主要种植小麦和玉米。

当地每年麦收时间在5月25日-6月5日之间，5月中旬小面积播种春玉米和春花生，夏粮作物主要为小麦，秋粮作物有玉米、大豆、芝麻、花生、红薯等。

1.2.2调查方法与内容

灯诱时间于每年的4月1日开始，10月31日结束。每天收集1次诱到的昆虫，带回室内进行分类鉴定和数量统计(王平远等，1983；蒋金炜等，2014；雷仲仁等，2014)，昆虫鉴定到种。

1.2.3数据分析

使用Excel和DPS 18.10版数据处理软件进行数据处理和分析，群落结构特征采用优势度、多样性、丰富度、均匀度及优势集中性等指数进行分析(丁岩钦，1994；张孝羲，1994)。

1.2.3.1 优势度的划分

采用Berger-Parker指数(d)：

Ni为群落优势个体的数量，N为群落总个体数。

根据指数，d≥0.1时，该物种为优势种(Dominant species，Ds)；0.05≤d<0.1时，该物种为丰盛种(Abundant species，As)；0.01≤d< 0.05时，该物种为常见种(Frequent species，Fs)；0.001≤d<0.01时，该物种为偶见种(Occasional species，Os)；d<0.001时，该物种为罕见种(Rare species，Rs)。

1.2.3.2 多样性指数

采用Simpson-Wiener指数(H)：

pi=Ni/N，Ni是第i种的个体数，N是全部物种的个体总数，pi是第i种的个体比例。

1.2.3.3 物种丰富度指数

采用Margalef指数(R)：

S为物种总数，N是全部物种的个体总数。

1.2.3.4 均匀度指数

采用Pielou指数(Jsw)：

S为物种总数，H为多样性指数。

1.2.3.5 优势集中性指数

采用Simpson优势集中性指数(C)：

pi=Ni/N，Ni是第i种的个体数，N是全部物种的个体总数，pi是第i种的个体比例。

2 结果与分析

2.1 害虫的种类和数量

2010-2019年共诱集到137种昆虫，其中害虫119种，天敌昆虫18种，主要危害农作物的害虫14科、68种，分属鳞翅目、鞘翅目、半翅目和直翅目(见表1)。其中，鳞翅目害虫种类最丰富，共50种，分属于夜蛾科、螟蛾科、尺蛾科、天蛾科和灯蛾科；鞘翅目害虫共8种，分属于金龟甲科、叩甲科、拟步甲科；直翅目害虫共6种，分属于蝼蛄科、蝗总科和蟋蟀科；半翅目害虫共4种，分属于盲蝽科、蝽科和叶蝉科。

从诱集数量看，共诱集农作物害虫546 017头；其中，鳞翅目害虫335 338头，占总诱虫量的61.42%；其次为鞘翅目175 788头，占比32.19%；直翅目32 033头，占比5.87%；半翅目2 858头，占比0.52%。夜蛾科共诱集237 197头，占总诱集量的43.44%，其次为金龟甲科173 411头(31.76%)、螟蛾科73 410头(13.44%)、蟋蟀科28 959头(5.30%)、尺蛾科16 763头(3.07%)、天蛾科5 988头(1.10%)、盲蝽科1 981头(0.36%)、灯蛾科1 980头(0.36%)、拟步甲科1 889头(0.35%)、蝼蛄科1 793头(0.33%)、蝗总科1 281头(0.23%)、蝽科852头(0.16%)、叩甲科488头(0.09%)、叶蝉科25头(0.0046%)。

2.2 害虫优势度分析

2.2.1年优势度

不同年份间14种主要害虫的优势度指数之和均在0.9以上，其他害虫年度优势度指数之和不足0.1(图1)，2010-2019年当地主要害虫种类组成无较大改变。将10年间害虫诱集总量进行优势度分析，得出优势种2种，分别为暗黑鳃金龟(优势度指数为0.2678)和甜菜夜蛾(0.1077)；丰盛种4种，分别为二点委夜蛾(0.0927)、黏虫(0.0792)、棉铃虫(0.0693)和亚洲玉米螟(0.0631)；常见种8种，分别为铜绿丽金龟(0.0448)、油葫芦(0.0446)、小地老虎(0.0360)、甜菜叶螟(0.0329)、棉大造桥虫(0.0307)、桃蛀螟(0.0220)、银纹夜蛾(0.0160)和白条银纹夜蛾(0.0101)；偶见种23种，有劳氏黏虫(0.0071)、豆天蛾(0.0071)、豆荚螟(0.0064)等；罕见种31种，有棉小造桥虫(0.0007)、稻蛀茎夜蛾(0.0006)、八字地老虎(0.0002)等。草地贪夜蛾自2019年入侵我国和河南，以2019年单个年份诱集情况分析，在河南省漯河市草地贪夜蛾(0.0041)为偶见种。

图1 2010-2019年河南漯河灯下农作物主要害虫优势度指数之和的年度间差异Fig. 1 Annual difference of the sum of dominance index of main crop pests under the lamp in Luohe City of Henan Province from 2010 to 2019

分别计算优势种、丰盛种和常见种共计14种害虫不同年份的优势度指数，2010-2019这10年间，暗黑鳃金龟、甜菜夜蛾、二点委夜蛾、黏虫等共10种害虫作为年度优势种(优势度指数>0.1)存在过，且不同害虫有着不同的发生演变趋势(图2)，黏虫2019年的优势度显著高于其他年份，棉铃虫、桃蛀螟优势度指数逐年上升；二点委夜蛾逐渐由优势种减少为常见种，小地老虎、甜菜叶螟、铜绿丽金龟、银纹夜蛾等优势度呈逐年下降的趋势。14种主要害虫的年度优势度指数变异系数(C·V)由大到小分别为：棉大造桥虫(1.3062)、桃蛀螟(1.0275)、油葫芦(0.9550)、甜菜叶螟(0.9263)、二点委夜蛾(0.7839)、银纹夜蛾(0.7508)、甜菜夜蛾(0.7268)、亚洲玉米螟(0.6641)、黏虫(0.6379)、暗黑鳃金龟(0.6016)、铜绿丽金龟(0.5766)、小地老虎(0.4913)、白条银纹夜蛾(0.4367)、棉铃虫(0.3469)，表明棉铃虫、白条银纹夜蛾、小地老虎等害虫的发生数量较为稳定，而棉大造桥虫、桃蛀螟等害虫发生数量变化较大。

图2 2010-2019年河南漯河灯下农作物主要害虫的优势度指数年度变化 Fig.2 Yearly dynamic of dominance index of main agricultural pests under the lampin Luohe City of Henan Province from 2010 to 2019

2.2.2旬优势度

逐旬计算所有诱集害虫的优势度，并统计各月份上、中、下旬优势种害虫种类，表明小地老虎(4月上旬-5月上旬、5月下旬-6月中旬)和黏虫(4月上旬、5月中旬-6月中旬)为夏粮作物的主要害虫，对秋作物幼苗也造成危害；棉大造桥虫(4月下旬、8月中旬)、二点委夜蛾(4月上中旬、7月)、棉铃虫(4月下旬-5月上旬、9月上中旬)和亚洲玉米螟(5月、9月上中旬)全年多代发生，为害期长；暗黑鳃金龟(6月上旬-8月下旬)、铜绿丽金龟(6月下旬-7月上旬)幼虫蛴螬为地下害虫，集中在夏季出土产卵；甜菜夜蛾(7月中旬-10月下旬)、油葫芦(8月中下旬、9月中旬)、桃蛀螟(9月上旬)、甜菜叶螟(9月下旬-10月上旬)、草地贪夜蛾(10月中下旬)为秋季作物的主要害虫(表2)。

表2 2010-2019年河南漯河灯下农作物害虫优势种旬计分布

2.3 害虫群落结构特征分析

2.3.1年群落特征

每年诱集到的物种数量在43～58种之间波动(C·V=0.1061)，主要是由罕见种(如小豆长喙天蛾)的出现和消失以及外来物种入侵(如草地贪夜蛾)引起的；个体数量在25 336～75 280头之间(C·V=0.3258)，年度间浮动较大，主要是由于每年诱集到的优势种害虫数量差异所导致(图3)。

图3 不同年份灯下农作物害虫群落的种类和个体数量(河南漯河,2010-2019年)Fig. 3 Number of species and individuals of agricultural pest community under the lamp in different years(Luohe City of Henan Province， 2010-2019)

多样性指数在2.1186～2.7162之间(C·V=0.0831)，物种丰富度指数在3.8169～5.6213之间(C·V=0.1259)，均匀度指数在0.5263～0.6751之间(C·V=0.0878)，优势集中性指数在0.0981～0.2540之间(C·V=0.3561)。多样性指数与均匀度指数年度间波动较小，变异系数较低，表明10年间该群落结构相对稳定，没有较大改变；10年间物种丰富度指数在逐渐增高，表明诱集到的害虫种类有所增加；优势集中性指数较其他指数的变异系数偏高，2018年和2019年优势集中性指数明显升高，显示出有优势种害虫的大发生(图4)。

图4 不同年份灯下农作物害虫群落主要特征指数(河南漯河，2010-2019年)Fig. 4 Main characteristic index of agricultural pest community under the lamp in different years(Luohe City of Henan Province， 2010-2019)

2.3.2旬群落特征

诱集害虫物种数的旬间变化趋势不同年份间较为一致；诱集个体数量旬间变化趋势一致，但不同年份间诱集个体数量差异较大；4项指数年度变化趋势均一致，均匀度指数、丰富度指数、多样性指数和优势集中性指数年份间差异不大(图5)。

图5 2010-2019年河南漯河灯下农作物害虫群落主要特征指数的旬计变化 Fig.5 Ten day change of main characteristic index of agricultural pest community under the lamp in Luohe City of Henan Province from 2010 to 2019

每年不同时段呈现出明显的阶段性特征，基于不同时段的发生特点可将全年分为4个阶段：种类上升期(4-5月)、虫量上升期(5-6月)、群落繁盛期(6-9月)和种群消退期(9-10月)(图5)。4个阶段的主要特点分别是：种类上升期害虫种类迅速上升而虫量较少，均匀度较高，多样性和物种丰富度上升；虫量上升期害虫种类增速放缓，害虫数量加速上升，均匀度迅速下降，多种主要害虫数量已具优势；群落繁盛期害虫种类逐渐达到峰值并稳定，害虫数量迅速上升至较高水平，各项指数波动较小，群落结构丰富；种群消退期害虫数量迅速减少至较低水平后，种类也迅速减少，各项指数波动较大。

3 结论与讨论

本研究对漯河市趋光性农作物害虫群落结构进行了连续10年的诱集和分类统计，共诱集4目，14科，68种，546 017头，以鳞翅目为主，其次为鞘翅目、直翅目和半翅目，其中，夜蛾科害虫在种类和数量上均占据主要优势，其次为金龟甲科和螟蛾科。当地趋光性农作物害虫群落结构常年较为稳定，主要以甜菜夜蛾、暗黑鳃金龟、二点委夜蛾、黏虫、棉铃虫、亚洲玉米螟等为主，铜绿丽金龟、油葫芦、小地老虎、甜菜叶螟、棉大造桥虫、桃蛀螟、银纹夜蛾和白条银纹夜蛾等也较为常见，2019年草地贪夜蛾入侵我国和河南，当年即成为秋粮作物的主要害虫之一。

2013年6月上旬诱集黏虫3 838头，占该旬害虫总数的60.79%，6月中旬诱集暗黑鳃金龟1 729头(43.66%)，6月下旬暗黑鳃金龟3 405头(82.79%)，远高于其它年份同期，导致该时段多样性指数和均匀度指数偏低，优势集中性指数偏高。同样，2013年9月上旬亚洲玉米螟2 889头(58.80%)；9月中旬亚洲玉米螟5 024头(60.33%)；10月下旬甜菜夜蛾225头(86.54%)等均是由于优势种害虫数量暴发而引起多样性指数较大的波动。这与罗志义(1982)所得结论影响生态系统中群落多样性的因子主要是优势种群所占比例的高低所一致，也证明了优势种害虫的暴发会引起群落多样性指数的降低。农田生态系统中的昆虫群落结构还容易受到农事操作管理的影响而变化(刘雨芳，2019)，刘娅萌等(2020)研究表明，集约化的农业生产活动是造成传粉昆虫多样性丧失的主要原因。每年的6月和10月随着夏粮和秋粮的收获，群落多样性的显著下降也体现了农田害虫群落的这一显著特征。但2014年9月中旬物种丰富度指数的突然降低是由于连续8 d降雨，导致该时间段诱虫种类和数量的剧减，表明了外界环境条件对昆虫群落结构的干扰作用。

结合当地农作物害虫群落结构时序变化规律及优势种害虫的为害特点，建议在不同时期对害虫群落结构的调控应结合各时期的发生特点，采取有针对性的防控手段。4月上旬-5月中下旬应加强麦田黏虫防治和春玉米苗期害虫防治，着重关注田间黏虫、棉铃虫、二点委夜蛾、小地老虎和玉米螟等优势种的发生动态；5月下旬-6月上中旬应重点关注地下害虫的防治，也应注意棉铃虫、玉米螟和中黑盲蝽等害虫的发生动态；6月中下旬-8月中下旬优势种害虫种类多数量大，应重点关注黏虫、棉铃虫、玉米螟、甜菜夜蛾、中黑盲蝽、棉大造桥虫、草地贪夜蛾等害虫，二点委夜蛾可在麦收后和玉米播后苗前防治幼虫，成虫盛期可采用灯光诱杀；8月下旬-10月下旬应注意玉米穗部的玉米螟、桃蛀螟等为害。应在小麦播种前注意提高整地质量和秸秆还田质量，以减少各种越冬害虫的存活数量。新入侵物种草地贪夜蛾寄主范围广、繁殖能力强、迁飞扩散快、危害程度重和防控难度大(Rogeretal.，2017；Toepferetal.，2019；郭井菲等，2019)，将对当地秋作物生产带来更大的挑战和冲击，生产上应密切关注。

农田生态系统有其复杂的结构，昆虫群落中种类的上升和下降有其复杂的内因和外因，与害虫内部竞争、天敌群落的控制、农事操作方式和种植制度变迁，甚至与气候变化存在一定的关系。漯河市及周边地市常年以种植粮食作物为主，并且以小麦-玉米为主流轮作模式，近年花生和果树面积急剧增加，同时由于耕作方式、小农经济下种植作物区块化零散等影响，本研究还需要结合这些外在因素，进一步分析天敌群落和害虫群落之间的关系，拟挖掘出对农田管理更为有价值的害虫控制策略，为农田害虫综合防控，建立和保持稳定的农业生态系统提供理论依据。