四川南充地区花生田昆虫群落结构及多样性分析

游 宇曲明静林显凤毛金雄敬昱霖廖俊华夏友霖漆 燕*

(1.南充市农业科学院,四川 南充 637000;2.山东省花生研究所,山东 青岛 266100;3.南充市种子质量监督检验站,四川 南充 637000)

花生是全球范围内大面积种植的经济作物和油料作物之一[1],具有丰富的营养价值[2],其叶子还具有很高的药用价值[3]。我国是花生种植大国,2016-2018年平均总产1692.8万t,占全球总产的40%以上。四川省是我国花生主产区之一,常年种植面积26万hm2以上,其中以南充市农业科学院出产的天府花生闻名中外,南充市常年花生种植面积在4.8万hm2左右,占全省18.37%。近年来花生虫害大规模爆发,严重制约着花生产业可持续发展[4],而食品安全和环境保护对人们的生活至关重要,化肥农药减施和绿色防控已经成为花生生产中重要的技术和手段[5]。目前国内已有多位学者研究分析了当地花生田昆虫群落结构及多样性水平,如曾庆朝等[6]分析了山东青岛花生田昆虫群落多样性及害虫和天敌的动态发生规律;吴小丽等[7]证明了广东湛江地区昆虫群落具有较高的稳定性;陈小姝等[8]明确了吉林四平昆虫群落具有丰富的多样性、稳定的结构组成;曲春娟等[9]剖析了辽西地区花生田害虫与天敌比例等。以上研究均为当地花生田害虫防治奠定基础。目前还未有针对四川省花生田开展昆虫群落结构组成及多样性分析的研究和报道。

本研究首次分析四川省南充地区花生田昆虫群落结构组成及多样性水平,探究了花生田主要昆虫发生动态变化规律,为南充地区害虫绿色防控、促进花生产业可持续发展奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 考查地点和时间

试验于2014年6月-2015年8月在南充市农科院花生研究所试验基地(106.12°E,30.85°N)进行,每周调查1次。

1.2 调查方法

利用马来氏网(引自中国科学院动物研究所)收集昆虫,设置在花生田通风且阳光充足的核心区[10]。昆虫收集采取不间断的方式,次年移至相邻的试验田中收集。

1.3 数据分析[11-16]

1.3.1 群落多样性(Diversity)

昆虫群落多样性指数按下列公式计算。

Shannon-Wiener多样性指数(H'):

式中Pi为第i个科的个体数占总个体数的比例。

1.3.2 科级丰富度(Family richness)

用S表示,指昆虫群落包含的所有科数。

1.3.3 群落均匀度(Evenness)

群落均匀度分析以Pielou指数J计算:

式中Hmax为群落的最大多样性指数,即当有S个科数时,若科数种数量相等,其多样性指数值最大。

1.3.4 群落生态优势度

群落生态优势度(Ecological concentration)分析利用群落优势集中指数,以Simpson集中性指数(C)表示:

1.3.5 群落丰盛度(Community abundance)

丰盛度(N)为昆虫个体总数。

2 结果与分析

2.1 四川南充花生田昆虫目级群落组成结构

试验期内收集获得15目、144科共25 393头昆虫样本。其中,占该地区总科数20%以上的有两目,以土蜂科和钩土蜂科为主的膜翅目(38种)和以菌蚊科和花蝇科为主的双翅目昆虫(30种)。占该地区总科数10%~20%的有两目,即以叶甲科、瓢甲科、叩甲科和鳃金龟科为主的鞘翅目(23种)和以叶蝉科为主的半翅目(16种)。其余昆虫占该地区总科数均不到10%,如鳞翅目昆虫(14种)占总科数的9.72%,直翅目昆虫(8种)占总科数的5.56%等。目前,南充地区试验田未采集到螳螂目(表1)。

表1 南充地区花生田昆虫群落组成结构Table 1 The structure of insect community in peanut field of Nanchong region

2.2 四川南充花生田昆虫科级群落组成结构

表2可知,南充地区调查期内共收集鉴定隶属于38科的膜翅目昆虫4 997头,其中土蜂科1 694头,占总数的33.9%;钩土蜂科共1 192头,占比为23.85%。共收集到双翅目昆虫12 389头,隶属于30科,各科占比均未超过20%。占比10%~20%的有四科,其中最多的菌蚊科共有2 408头,占总数的19.44%;其次是花蝇科共有2 084头,占总数的16.82%;实蝇科共有1 872头,占总数的15.11%;潜蝇科共有1 343头,占总数的10.84%;其余昆虫占比均在10%以下。共收集到鞘翅目昆虫1 183头,隶属于23科,其中只有叶甲科占比超过30%,共377头。共收集到半翅目昆虫5 643头,隶属于16科,其中叶蝉科占比达到94.93%,共有5 186头。其余昆虫均不足300头,占比均在5%以下。共收集到属于14科的鳞翅目昆虫746头,其中最多的是卷叶蛾科共240头,占鳞翅目昆虫总数的32.17%,最少的是蛱蝶科共2头,占总数的0.27%。共采得缨翅目昆虫22头,其中蓟马科17头,管蓟马科5头。

表2 南充花生田昆虫科级群落组成结构(续表)Table 2 Family composition and proportion of insect in peanut field of Nanchong region (continued)

表2 南充花生田昆虫科级群落组成结构Table 2 Family composition and proportion of insect in peanut field of Nanchong region

2.3 四川南充地区花生田昆虫群落结构特征值时间动态分析

2.3.1 不同时间段昆虫群落多样性指数

在花生整个生育期内(5-9月),昆虫群落多样性指数保持在2.0以上,呈现出波动状态:在花生结荚期和成熟期(5-7月中旬),多样性指数表现为上升趋势;随着花生收获,温度降低,雨水增多,多样性指数呈现下降趋势。其中2014年9月最低为2.0275,随后升高到2018年8月达到最高点为2.9409(图1)。

图1 花生田昆虫群落多样性(H')时间动态Fig.1 Temporal dynamic of diversity index(H')of insect communities in peanut field

2.3.2 不同时间段花生田昆虫群落丰富度

2014年四川南充地区花生田昆虫群落丰富度比较平稳,保持在55~80之间,从2015年6月份开始增加,7月份达到最高点为96。两年中昆虫群落结构丰富度都随着花生收获而降低(图2)。

图2 花生田昆虫科级丰富度(S)时间动态Fig.2 Temporal dynamic of richness(S)of insect families in peanut field

2.3.3 不同时间段花生田昆虫群落均匀度

四川南充地区花生田昆虫群落结构均匀度指数变化保持在0.45以上,最大值为2015年7月份的0.71,最小值为2014年9月份的0.45。研究发现在南充地区花生田群落结构均匀度同多样性指数、丰富度一样,在两年的7月中下旬开始下降,到2014年9月达到最低点0.45(图3)。

图3 花生田昆虫群落均匀度(J)时间动态Fig.3 Temporal dynamic of evenness(J)of insect communities in peanut field

2.3.4 不同时间段花生田昆虫群落优势集中指数

四川南充地区花生田昆虫群落优势集中指数变化幅度较大,最大点出现在2014年6月上旬为0.2797,随后极速下降;在2014年7-9月呈现为上升趋势。2015年整体呈现下降趋势,最低点在2015年7月为0.0658,其他时期优势集中指数均在0.3以下(图4)。

图4 花生田昆虫群落优势集中指数(C)时间动态Fig.4 Temporal dynamic of ecological concentration(C)of insect communities in peanut field

2.3.5 不同时间段花生田昆虫群落丰盛度

四川南充地区花生昆虫丰盛度变化幅度较大,在花生下针期、结荚期保持在较高水平(6-7月),在7月份达到峰值4 558;随着花生成熟收获,在8月下旬降到最低1 123(图5)。

图5 花生田昆虫群落丰盛度(N)Fig.5 Temporal dynamic of abundance of insect communities in peanut field

2.4 四川南充花生田主要类群发生动态分析

四川南充试验区花生田昆虫主要类群在7月上旬达到第一个小高峰,在9月上旬到10月下旬达到第二个小高峰,花生成熟收获后,主要类群个体数逐渐减少。其中,瓢甲科主要发生在7月上旬和9月上旬,9月份发生量最多,达41头;叶蝉科主要发生在6月下旬和9月上旬,9月上旬发生量最大,达1 107头;土蜂科主要发生在8月上旬,最多达837头;鳃金龟科主要发生在7月中旬到8月初,7月中旬发生量最多,达69头;卷叶蛾科最多发生量在2014年7月中旬,达到93头;姬蜂科主要在7月中旬和10月下旬,在7月中旬发生量最大,最大达80头(图6)。

图6 花生田主要类群动态变化Fig.6 Dynamic of main insect groups in peanut field

3 讨论与结论

本研究以马来氏网法共收集到四川南充地区昆虫样本25 393头,分属于15目、144科,以膜翅目、双翅目、鞘翅目和半翅目为主。其中,膜翅目和双翅目占总数20%以上,鞘翅目和半翅目占总数10%以上,其余物种均在10%以下。整体来看,南充地区花生田昆虫群落较稳定。与山东青岛[6]、山东莱西[10]、鲁南地区[18]等地相比,虽均以膜翅目、双翅目、鞘翅目、半翅目、鳞翅目为主,但组成比例及科属种类差异较大,其中山东各地区均收集有螳螂目昆虫,而南充地区在试验年限内未发现。

分析发现南充地区昆虫群落多样性指数较高,在2.0275~2.9409之间;丰富度较为平稳,在2015年7月达到峰值为96;群落均匀度同多样性指数、丰富度保持一致,在两年的7月中下旬开始下降,在2014年9月达到最低点0.45。丰盛度和优势集中指数变化幅度较大,我们可以利用丰盛度和优势度的变化掌握虫害发生的可能趋势,当优势度变大时,应及时采取措施防治虫害。指数在不同时期存在一定的差异,可能是由于温度降低、雨水增多以及田间管理等气候和人为干预所导致[17]。

本研究首次调查了南充花生产区昆虫群落组成结构,明确了南充市花生田昆虫群落具有丰富的多样性,为南充地区花生害虫防治提供了调查基础。进一步了解花生田昆虫动态变化,掌握害虫与天敌的发生规律,为利用天敌治害推动花生产业可持续发展提供了依据。由于马来氏网会造成部分昆虫足和翅等部位受损,下一步还需使用更具针对性的工具[19],针对全省花生产区进行调查与分析。