炔雌醚对内蒙古农牧交错带长爪沙鼠(Meriones unguiculatus)家群大小和巢域行为的影响

兴 安,王 也,石岩生,戴和民,杨雨龙,张广宇,贾举杰

1 内蒙古民族大学,通辽 028000 2 北京市第一六一中学,北京 100311 3 中国科学院动物研究所,北京 100101 4 锡林郭勒盟农技推广站,锡林浩特 026000 5 清华大学生态修复研究中心,北京 100084

长爪沙鼠(Merionesunguiculataus)属鼠疫疫源动物,其种群季节消长明显,年间变幅大,是我国农牧交错带地区重点防治的害鼠之一[1—3]。长爪沙鼠主要分布在我国内蒙古中东部,山西北部,河北北部,陕西北部,甘肃东部,宁夏东部、青海以及新疆等地的典型草原、荒漠、半荒漠草原地带以及农牧交错带[4]。这些区域均是我国占地面积最大的生态系统,在生物多样性保育、维持生态平衡与发展畜牧业等方面起到重要作用,也是生态文明建设的核心区域[5—6]。长爪沙鼠根据其所栖息的生境类型而呈现出不同的种群密度,反之则可根据长爪沙鼠种群密度反映其生境选择。武晓东等[7]认为通过对草地和农田不同类型生境中的长爪沙鼠的活动洞口调查,可反映其适宜的生存环境。长爪沙鼠在其生境内常常构建复杂的洞穴系统 (简称洞系)[8—9],洞系出入口在地面上多形成连片 “洞群”。长爪沙鼠多在洞系中的主洞口范围活动,从而产生较为明显的跑道[10],其活动范围一般在15m半径范围内,但也有记录在30—80m距离内依旧有个体被捕获。宛新荣等[11]对具有社群性行为的布氏田鼠进行研究时采用跑道测量法对布氏田鼠巢域面积进行测量,这对研究包括长爪沙鼠在内的集群性害鼠巢域面积及相关鼠害防治提供了便捷的野外测量方法。

目前对于鼠害的防控主要防治手段仍为化学防治方法,此法虽见效快,亦无须操作人员的专业培训,但其毒性大且对非目标生物的威胁以及对环境的污染等因素导致此法遭到诟病。由于化学防治方法的诸多弊病,利用不育剂控制鼠害的想法于1959被提出并不断被国内外学者研究探索[12—15]。不育剂控制鼠害的原理是利用药物造成鼠类群体中部分个体不育,降低鼠类种群的繁殖率,从而实现控制鼠类种群的效果[3]。炔雌醚作为一种人工合成的雌激素,能够抑制雌性啮齿动物生殖器官以及参与生殖的组织的形成与发育,其广泛应用于灵长类生殖避孕[13—16]。Giannina等[17]使用炔雌醚对啮齿动物不育效果的研究表明其在高浓度时可对性腺功能产生较直接的抑制作用,而低浓度时对精子与卵子结合产生抑制或对精子在卵子上的定植产生阻碍,而对啮齿动物卵巢功能影响不显著[18]。王涛涛等[19]对炔雌醚在鼠类不育控制上的研究表明,含一定浓度的炔雌醚药剂可显著降低参试布氏田鼠种群中胎仔数与幼崽出生率,杨进荣等[20]等对长爪沙鼠不育控制试验中,独立使用炔雌醚亦可达到调控长爪沙鼠种群密度的目的。对比EP不育剂对鼠类种群的控制效果,炔雌醚不育剂在种群控制效果上并无明显差异。

我国研究人员研发了EP不育剂系列的鼠害不育控制技术,其主要原理是将左炔诺孕酮(Levonorgestrel)和炔雌醚(Quinestrol)作为一种伍配的复合不育剂用于防治草原鼠害[21],分别在高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)[22—23]、小毛足鼠(Phodopusroborvskii)[24]、黑线毛足鼠(Phodopussungorus)[25]、布氏田鼠(Lasiopodomysbrandtii)[26—27]、黑线仓鼠(Cricetulusbarabensis)[28]以及长爪沙鼠(Merionesunguiculataus)[13,20,29]进行测试,除此以外,贝奥不育剂、炔雌醚也被用于长爪沙鼠的不育控制实验中,都取得较好的防治效果[30—33]。但单独以炔雌醚不育剂对内蒙古农牧交错带长爪沙鼠家群大小及其活动巢域范围的影响如何,尚未见报道。为此,作者在内蒙古农牧交错区开展炔雌醚对长爪沙鼠家群大小以及巢域行为影响的研究,结合近十年对内蒙古农牧交错地带长爪沙鼠种群动态以及生态学特征的研究基础,参考长爪沙鼠种群、行为、栖息地植被类型及其对气候因素的响应等相关研究结果,依据当地农事活动进程进而提出的一些适合于长爪沙鼠鼠害的生态治理对策,旨在为农牧交错带地区的长爪沙鼠鼠害防控以及鼠疫防控提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究地点

研究地点为白音锡勒牧场新九连开荒地,该样地位于内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市白音锡勒牧场一连连部南,地理坐标为：北纬 43°50′,东经 116°20′,海拔1140—1160 m,为典型的农牧交错带,2006年以前当地将部分草地开垦后作为小麦的种植场地,本样地以克氏针茅(Stipakrylovii)和羊草(Leymuschinensis)为自然植被优势种。

前期实验采用小麦做为拌饵,炔雌醚药物与小麦拌饵的重量配比为1∶10000,将药物与拌饵均匀混合后制成实验药饵[31]。以上步骤均在白音锡勒牧场连部于2006年5月完成。随后进行为期2天的撒药作业,投药区总面积267 hm2,在投药区采用喷撒药剂专用的大型拖拉机进行机械化喷撒,所投药饵量3 kg/hm2。在设置投药区的同时,另设置了面积为267 hm2的空白对照区,该样地为撂荒小麦地,在对照区内不进行投撒药饵作业。

1.2 研究方法

1.2.1长爪沙鼠家群大小的调查方法

长爪沙鼠是以家群为单位进行群居性生活的种类,其家群数量调查方法采用1/4样圆面积有效洞口计数法进行长爪沙鼠洞口数量统计,进一步结合洞口系数,参照张知彬等[1]提供各月份野外长爪沙鼠的洞口系数：即春季为0.17,夏秋季为0.12的数值,以上述洞口系数为计算依据,将5月份的洞口系数按照0.17计算,7月、9月份的洞口系数按照0.12折算,重新统计每个1/4 hm2圆面积中的长爪沙鼠的家群数量,并计算出相应的家群个体数量大小[34—35]。5月、7月和9月份各调查一次,每次在对照区和投药区里随机选取24个洞群。

1.2.2长爪沙鼠家群巢域面积的调查方法

样地整体为沙土环境,长爪沙鼠活动的足迹和活动洞口都非常清晰,地面上主要跑道也非常清晰,采用沙鼠活动轨迹几何平均半径法进行长爪沙鼠家群巢域面积调查[1]。具体方法是：在5月、7月和9月各调查一次,每次在对照区和投药区设置6个小区域,在每个小区域里面随机选取30个洞群,对于每个洞群,用30 m测绳,测算6—8个跑道方向的最远距离,然后根据几何平均数公式,计算出长爪沙鼠活动半径,公式如下：

然后根据圆面积公式,计算出活动巢域面积。

1.3 数据分析

研究数据包括两部分：第一部分数据来自于1/4样圆面积有效洞口计数法获取的长爪沙鼠家群密度；第二部分数据来源于采用洞群跑道的几何平均半径法所获取的长爪沙鼠活动面积。

数据统计分析采用软件Statgraphics Centurion 18进行T检验和独立性检验,统计结果以平均值±标准差表示,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。

2 结果与分析

选择实验样地后进行样区划分与本底调查。5月份对照样区与不育控制样区鼠类密度无显著差异,表明样地选择与样区设置对该地区具有良好的代表性。于5月投药后进行取样测量。

2.1 炔雌醚对农牧交错区长爪沙鼠家群大小的影响

5月份统计在投药之后立刻进行,可视为本底差异,因为此时的炔雌醚还未发挥药效。作为投药区和对照区的本底调查,7、9月份炔雌醚的药效已经发挥作用,视为药效影响。

所有调查均使用半径为28.2 m,面积为0.25 hm2的样圆(或1/4圆面积法)。炔雌醚对长爪沙鼠的家群大小的影响,结果见表1。

表1 炔雌醚对长爪沙鼠家群大小的影响(基于四分之一圆面积洞口系数法)Table 1 Impact of quinestrol on Meriones unguiculatus population dynamic (based on the burrow counting method)

由表1可见,5月份(投药当天),投药区和对照区长爪沙鼠的洞口数量不具有显著性差异(P>0.05),而长爪沙鼠家群密度的调查结果表明,5月份投药区和对照区的家群大小也没有显著差异(P>0.05)。说明了本次实验,选取的对照区域和投药区域长爪沙鼠的密度和家群大小本底一致。在投药2个月之后的7月份,投药区和对照区长爪沙鼠的个体数量存在显著差异(P<0.01),在投药区长爪沙鼠家群密度下降(与5月份对比),而对照区长爪沙鼠家群密度呈明显上升,对照区长爪沙鼠家群大小较5月份增高近一倍,从洞口数量看,对照区洞口数量明显增加,存在极显著的差异(P<0.01)。在投药4个月之后的9月份,洞口数量和家群大小在数量上的差异继续上升,两个区域内个体数量在投药30天以后的差值达72%,在该月份对照区和投药区无论洞口数量还是家群大小均呈现极显著差异,投药区长爪沙鼠个体数量显著地低于对照区(P<0.01)。

比较投药后不同月份长爪沙鼠对照区家群密度与投药区家群密度,与5月份投药区相比与对照区比较后,发现7月投药区长爪沙鼠家群密度与5月、7月对照区沙鼠密度存在显著差异(P<0.05),与5月投药区不存在显著差异,与9月投药区、对照区均存在显著差异。9月投药区与对照区差异显著,同时与5月份的投药区与对照区存在显著差异(表2)。调查结果暗示炔雌醚在投放后从2个月到4个月之内,对长爪沙鼠个体数量均具有明显的控制效果。

表2 炔雌醚对不同月份长爪沙鼠家群密度的影响Table 2 Impact of quinestrol on the population dynamic of Meriones unguiculatus in different months

2.2 炔雌醚对农牧交错区长爪沙鼠家群巢域面积的影响

为进一步分析炔雌醚对长爪沙鼠巢域面积的影响,按照洞群跑道的几何平均数计算方法[20],分别计算出5月(春季),7月(夏季),和9月(秋季)两个样地的长爪沙鼠家群的巢域面积,结果见表3。

表3 不育剂炔雌醚对长爪沙鼠家群活动半径与巢域面积的影响Table 3 Contrast of different months impact of quinestrol on action radius and nest area of Meriones unguiculatus population

5月巢域面积与活动半径数据均在投放炔雌醚不育剂当天完成测量,该月两组长爪沙鼠家群活动半径与巢域面积无显著差异(P>0.05)。7月、9月炔雌醚投药区与对照区长爪沙鼠活动半径以及巢域面积间均存在显著差异(P<0.05),暗示在炔雌醚投放2个月、4个月后对长爪沙鼠个体活动范围以及家群巢域面积产生显著影响。在炔雌醚作用下,7月长爪沙鼠活动半径显著下降,与5月和9月(越冬前)相比均存在显著差异,说明炔雌醚在投放2个月后对长爪沙鼠家群活动起到较明显抑制效果。

投药两个月后,即7月份投药区与对照区长爪沙鼠家群巢域面积间存在显著差异(P<0.05)。投药四个月后(9月),长爪沙鼠家群巢域面积在投药区与对照区间存在显著差异(P<0.05),较7月在投药区巢域面积略有上升,对照区面积略有下降。综上可见,且以7月长爪沙鼠投药区家群巢域面积为三个月份中最小(44.16±13.42)m2,投药区巢域面积较对照区呈下降趋势,表明炔雌醚使长爪沙鼠家群活动减少从而导致活动范围紧缩,以7月份抑制效果最佳。9月份投药区长爪沙鼠的巢域面积增大是因为种群自然增长,有部分个体迁入或者恢复繁殖力。

3 讨论

本研究中采取单独施用炔雌醚进行长爪沙鼠不育控制,研究效果显示:单独使用炔雌醚,能有效抑制长爪沙鼠家群个体数、活动半径及巢域面积即可达到控制长爪沙鼠种群密度及其为害的作用。另外采用1/4样圆面积有效洞口计数法及单一炔雌醚,该法既能保证样区内目标鼠种的相对种群密度,也可确保捕获鼠种的准确性[35—36],并可有效控制人工成本,为鼠类防控实践提供了参考。

研究结果表明,在5月份投放药剂后当月,鼠类家群大小在对照区与投药区并未发现显著差异。但施药2个月后投药区长爪沙鼠家群大小下降60%以上,家群大小在4个月后降至最低,与2个月后家群大小存在显著差异,大小相差70%以上(表1),从而验证杨进荣等[20]使用炔雌醚对长爪沙鼠进行不育控制,从而调控其种群密度的结论。5月投药后密度差异不显著可能是施药后成体雌鼠采食量以及药物作用未开始导致。本研究结果显示投放炔雌醚后长爪沙鼠的活动半径及巢域面积均呈下降趋势,暗示炔雌醚在一定程度上对长爪沙鼠的活动产生抑制作用。从投放开始,炔雌醚可在4个月左右时间均可对长爪沙鼠的活动产生影响,且以投放2个月左右的抑制效果好。7、9月沙鼠密度迅速下降可能因为家群中部分可育雌鼠由于取食药剂而导致死亡,或由于炔雌醚药剂的不育效果导致两性长爪沙鼠的生殖能力下降[13]。综上所述,炔雌醚不育剂对长爪沙鼠具有良好的控制效果,可调控野外长爪沙鼠家群并能保持长时间的高效控制。

对农牧交错区长爪沙鼠家群活动范围与巢域面的研究在国内未见相关报道,5月巢域面积与活动半径数据均在投放炔雌醚不育剂当天完成测量,该月两组长爪沙鼠家群活动半径与巢域面积无显著差异,而7月、9月长爪沙鼠家群受炔雌醚不育剂效果影响,投药区与对照区长爪沙鼠家群活动半径以及巢域面积间均存在显著差异。在炔雌醚作用下,7月长爪沙鼠活动半径下降20%,而越冬前期(9月)长爪沙鼠活动半径下降15%,相比7月略有增加,由于长爪沙鼠越冬前准备导致活动范围略为增加,但与5月存在显著差异,说明炔雌醚在长爪沙鼠家群活动中起到了抑制效果(见表3)。投药两个月后,投药区长爪沙鼠家群巢域面下降50%以上,而投药4个月后,即9月,投药区长爪沙鼠家群巢域面积下降近30%,与7月相比,投药区巢域面积略有增加。综上所述,在炔雌醚不育剂的不育效果影响下,长爪沙鼠野外家群的活动范围以及巢域面积总体趋势呈现下降趋势,表明炔雌醚使长爪沙鼠家群活动减少从而导致活动范围紧缩。

5月使用炔雌醚后,在七月份长爪沙鼠的家群个体数(2.52±0.46)只、活动半径(3.70±0.58)m及巢域面积均为最小,至9月份投药区长爪沙鼠家群个体数、活动半径及巢域面积与5月份投药区数值相当,表明炔雌醚对长爪沙鼠的抑制作用和防控基本可持续4个月左右。长爪沙鼠家群密度对其活动范围产生了一定影响。对照区长爪沙鼠平均个体巢域面积在5、7、9月分别为18.7、13.6、6.4 m2,呈现下降趋势。投药区个体的平均巢域面积为保持在5、7、9月分别为16.4、17.5、16.6 m2,巢域面积保持相对稳定。可见投放炔雌醚后长爪沙鼠种群活动面积增大,间接增加了长爪沙鼠被天敌捕获几率[37],结合天敌防控等方法,在不育剂控制鼠害施药结束后,可在较长时间保证害鼠密度控制在较低范围内。

本实验中产生的雌性长爪沙鼠死亡归因于采用了0.1‰的炔雌醚,对于长爪沙鼠个体剂量偏高而导致的,但其不育控制效果与EP复合不育剂并无差别[33,38]。就防治成本而言,施用单一成分不育剂可大大降低药物成本。施用单一炔雌醚可有效控制长爪沙鼠家群大小以及巢域面积,可对炔雌醚不育机理以及对长爪沙鼠行为、生理的影响进一步研究,从而达到为农牧交错带鼠类的科学管控提供参考。

致谢:感谢科尔沁沙地生态农业国家民委重点实验室和内蒙古草原动物生态研究站提供的支持。