瑞麗市3種類型檸檬園地表螞蟻群落多樣性研究

楊建東，郭莉娜，王自然，郭 俊，李進學(xué)，高俊燕

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟作物研究所，云南 瑞麗 678600）

覆膜種植作為全球廣泛應(yīng)用的農(nóng)作物栽培方式，對土壤的理化性質(zhì)和生物學(xué)性狀具有積極影響，可以一定程度提高土壤溫度、穩(wěn)定土壤環(huán)境、提高光和熱利用效率及防治氮元素的淋失，能夠有效促進農(nóng)作物的早熟和高產(chǎn)［1-3］。近年來，在干旱和半干旱地區(qū)覆膜被廣泛應(yīng)用于水稻［4］、玉米［5］、馬鈴薯［6］、棉花［7］等農(nóng)作物的栽培中。然而，關(guān)于覆膜在檸檬生產(chǎn)中的應(yīng)用，相關(guān)研究工作仍有待開展。

覆膜可以對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落種類及特征產(chǎn)生影響，進而影響生物群落。研究表明，覆膜可以對田間雜草群落［8-9］、微生物群落［10-11］及病蟲害危害情況［12-13］產(chǎn)生影響，但關(guān)于覆膜種植對節(jié)肢動物群落的研究較少。檸檬（Citrus limon）隸屬于蕓香目（Rutales）蕓香科（Rutaceae）柑橘屬（Citrus），果實富含多種營養(yǎng)元素，在食品、醫(yī)藥及化妝等行業(yè)均有應(yīng)用，檸檬位于世界柑橘產(chǎn)業(yè)第3位，具有極高的經(jīng)濟價值［14-15］。近年來，檸檬被廣泛種植于云南省保山市、普洱市及德宏州等干濕熱區(qū)域。近年來，覆膜種植也開始在云南省的德宏州和保山市等檸檬產(chǎn)區(qū)開始應(yīng)用。螞蟻群落作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有指示環(huán)境變化、干擾強度及控制病蟲害等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能［16-18］。但關(guān)于覆膜種植對檸檬園地表螞蟻群落的影響尚無相關(guān)研究報道。因此，開展覆膜種植對檸檬園地表螞蟻群落影響的研究具有必要性。

本研究對云南省瑞麗市覆膜種植和常規(guī)種植模式下的3種類型檸檬園中地表螞蟻群落多樣性進行調(diào)查，比較3種類型檸檬園地表螞蟻的相對多度、物種豐富度、群落結(jié)構(gòu)及指示物種的差異，以期為檸檬園地表螞蟻群落多樣性的保護提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地位于云南省德宏州瑞麗市勐秀鄉(xiāng)勐曲村（97°47′E，24°08′N），位于瑞麗市西北17 km處，與隴川縣相距6 km，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，旱雨季分明，晝夜溫差小，年平均氣溫為21℃，年平均降雨量1 394.8 mm，年日照2 281～2 453 h；土壤多為紅壤，肥力不高。該區(qū)域主要種植的作物有咖啡、甘蔗、水稻及檸檬等。近年來，由于當(dāng)?shù)鬲毺氐臍夂驐l件，比較適合檸檬的生長，檸檬開始被引入并大面積種植。檸檬種植方式主要有常規(guī)種植模式和地表覆膜種植模式。

1.2 樣地設(shè)置

根據(jù)研究地檸檬園的種植模式，選取常規(guī)種植模式和地表覆膜種植模式下3種類型的檸檬園，3種類型檸檬園分別為地表覆膜種植檸檬園RG、常規(guī)種植檸檬園RH及地表覆膜種植檸檬園RI。3種類型檸檬園種植面積基本一致，約為4 hm2。3種類型檸檬園相距約為1 km。種植檸檬品種為云檸1號，于2012年種植，樹高1.5～2.0 m，檸檬植株的株高、大小及長勢基本一致。

樣地植被情況：檸檬園RG雜草種類有9目9科18種，總雜草密度約為347.5株/m2；檸檬園RH雜草種類有8目8科23種，總雜草密度約為646.33株/m2；檸檬園RI雜草種類有9目9科23種，總雜草密度約為387.33株/m2。所選檸檬園坡度、坡向、土壤特點、光照及溫度基本保持一致，周邊生境均為檸檬種植園。施肥次數(shù)基本一致，每年3～5次。3種類型檸檬園的主要區(qū)別是：檸檬園RG和檸檬園RI為地表覆膜種植檸檬園，檸檬園RH為常規(guī)檸檬種植園，檸檬園RG在檸檬生產(chǎn)過程中不使用任何除草劑；檸檬園RI每年使用草甘膦和百草枯2種除草劑，每年3次；檸檬園RH使用草甘膦和百草枯2種除草劑，每年5次。

1.3 調(diào)查方法

于2016年4月和7月，采用陷阱法對3種類型檸檬園地表螞蟻群群落進行調(diào)查。具體調(diào)查方法為：每個樣地設(shè)置3條樣帶，樣帶間距大于30 m，每個樣帶設(shè)置10個陷阱，陷阱間距10 m（陷阱規(guī)格：直徑60 mm，高90 mm）。通過在陷阱內(nèi)注入50 mL50%乙二醇溶液作為陷阱溶液，并在陷阱上方設(shè)置檔雨板。陷阱在野外放置48 h后，收集陷阱內(nèi)誘集的螞蟻標本，并置于裝有75%酒精溶液的離心管中，帶回實驗室進行螞蟻種類鑒定，不能確定具體種類的螞蟻以形態(tài)種對待［19-20］。

1.4 分析方法

將2次調(diào)查的數(shù)據(jù)合并整理得到3種類型檸檬園地表螞蟻群落的物種名錄。為了避免個別陷阱因靠近某些螞蟻種類蟻巢附近導(dǎo)致個別樣本中出現(xiàn)大量個體導(dǎo)致誤差較大，采用6級評分對螞蟻多度進行相對多度轉(zhuǎn)換。6級評分標準為：1分：1頭；2分：2～5頭；3分：6～10頭；4分：11～20頭；5分：21～50頭；6分：50 頭以上［21］。

（1）抽樣充分性判斷：通過R語言的iNEXT軟件包繪制基于地表螞蟻個體數(shù)的物種稀疏和預(yù)測曲線，根據(jù)曲線的特征判斷地表螞蟻抽樣是否充分［22］。（2）地表螞蟻群落多樣性比較：以陷阱為重復(fù)，統(tǒng)計每個陷阱種螞蟻的物種數(shù)和相對多度。使用SPSS 20.0中的單因素One-way ANOVA方法中的LSD多重比較方法，比較3種類型檸檬園地表螞蟻群落多樣性的差異，方差分析前檢驗方差齊同。（3）地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)比較：通過PRIMER v7中非度量多維度排序（nMDS, Non-metric Multi-Dimensional Scaling），根據(jù)有無數(shù)據(jù)（1/0）進行3種類型檸檬園地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)的非度量多維度排序，使用群落相似性分析方法（ANOSIM，Analysis of Similarities） 明 確 3種類型檸檬園地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)差異的顯著性［23］。（4）指示物種分析：通過R語言中的labdsv軟件包計算3種類型檸檬園各螞蟻的IndVal值，計算公式為IndValij=Aij×Bij，其中，Aij表示物種i在樣地j中的特異性，Bij表示物種i在樣地j中的保真度，IndVal值≥0.7則該物種為指示物種［24］。

2 結(jié)果與分析

2.1 抽樣充分性

3種類型檸檬園園地表螞蟻的物種累積曲線經(jīng)過顯著上升后逐漸趨于平緩，表明檸檬園地表螞蟻抽樣較為充分（圖1）。

圖1 不同調(diào)查樣地地表螞蟻基于個體數(shù)的物種稀疏和預(yù)測曲線

2.2 物種組成

通過2次調(diào)查，在3種類型檸檬園中共采集地表螞蟻1 076頭，隸屬于5亞科18屬31種（表1）。其中，檸檬園RG采集地表螞蟻276頭，隸屬于3亞科9屬17種；檸檬園RH采集地表螞蟻527頭，隸屬于5亞科12屬22種；檸檬園RI共采集地表螞蟻273頭，隸屬于4亞科10屬16種。

2.3 地表螞蟻群落多樣性

3種類型檸檬園中地表螞蟻的相對多度和物種豐富度差異顯著（F2，85=11.674，P＜0.01；F2，85=10.556，P＜0.01）。其中，檸檬園RH中地表螞蟻的相對多度和物種豐富度均顯著高于檸檬園RG和檸檬園RI，檸檬園RG和檸檬園RI的地表螞蟻的相對多度和物種豐富度均無顯著差異（表2）。

2.4 地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)比較

3種類型檸檬園地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)差異顯著（ANOSIM GlobalR=0.994，P=0.004），檸檬園RG、檸檬園RH及檸檬園RI間地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)互不相似（圖2）。

表1 不同樣地地表螞蟻群落的物種組成

表2 3種類型檸檬園間地表螞蟻群落多樣性比較

圖2 3種不同類型樣地的地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)相似性比較

3 結(jié)論與討論

地表覆膜可以促進農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中水資源的重新配，改變地表水熱條件，從而對生物群落產(chǎn)生影響［25］。本研究結(jié)果表明，覆膜種植檸檬園RG和檸檬園RI間地表螞蟻物種豐富度和相對多度無顯著差異，而兩種類型檸檬園的主要差異是檸檬園RI每年使用3次除草劑，由此可見除草劑的使用對檸檬園地表螞蟻的物種豐富度和相對多度無影響；同時，常規(guī)種植檸檬園RH中地表螞蟻物種豐富度和相對多度均高于常規(guī)種植檸檬園RG和檸檬園RI，表明覆膜種植降低了檸檬園地表螞蟻群落的物種豐富度和相對多度，進而對檸檬園地表螞蟻群落組成產(chǎn)生了消極影響。導(dǎo)致上述結(jié)果的原因可能是覆膜種植一定程度減少了地表螞蟻的活動、覓食及棲息場所。已有研究表明，地表螞蟻多樣性水平與植物物種豐富度和多度呈顯著相關(guān)［26］。而高赟等［8］研究表明，通過覆膜馬鈴薯田間雜草總密度顯著低于常規(guī)馬鈴薯田；趙欣等［9］研究表明，覆膜稻田的雜草總密度顯著低于常規(guī)稻田。本研究在實際調(diào)查過程中也發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果，即覆膜種植可以顯著降低檸檬園雜草群落的總密度。而導(dǎo)致覆膜種植顯著降低檸檬園地表螞蟻多樣性水平的另一個原因可能是覆膜降低了園內(nèi)植物群落的總密度，導(dǎo)致螞蟻的食物來源和隱蔽場所減少。但本研究還發(fā)現(xiàn)一個比較有趣的現(xiàn)象，檸檬園RI每年使用3次草甘膦和百草枯除草劑，但覆膜種植檸檬園RG和檸檬園RI間，地表螞蟻的物種豐富度和相對多度并無顯著差異，表明除草劑的使用對檸檬園地表螞蟻的相對多度和物種豐富度無影響。百草枯和草甘膦屬高毒類除草劑，但對地表螞蟻的影響不大，這可能是由于覆膜可以短時間為地表螞蟻提供避毒場所，導(dǎo)致檸檬園RG和檸檬園RI間地表螞蟻多樣性水平差異不大。

相對于物種豐富度，物種群落結(jié)構(gòu)更難改變［27］。本研究結(jié)果表明，覆膜種植和常規(guī)種植模式下3種類型檸檬園間地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)互不相似。首先，檸檬園RG與檸檬園RI均為覆膜種植模式，其主要區(qū)別是檸檬園RI每年使用3次除草劑，表明除草劑的使用改變了檸檬園地表螞蟻的群落結(jié)構(gòu)；其次，檸檬園RH與檸檬園RI間地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)也不相似，兩個檸檬園間主要區(qū)別是種植模式和使用除草劑的強度不同，表明種植模式差異和除草劑的使用強度共同作用對檸檬園地表螞蟻群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。從物種組成來看，3種類型檸檬園地表螞蟻種類和特有種差異較大，檸檬園RG地表螞蟻有17種，特有種3種；檸檬園RH地表螞蟻有22種，特有種7種；檸檬園RI地表螞蟻有16種，特有種3種。螞蟻在生態(tài)系統(tǒng)中具有分解、捕食、傳粉等功能［28］，在檸檬園RH中，螞蟻的物種數(shù)最多，并且捕食性螞蟻的數(shù)量明顯多于其余兩種類型檸檬園，檸檬園RG和檸檬園RI中大部分螞蟻多為雜食性螞蟻或機會性螞蟻，從檸檬園害蟲控制的角度來看，常規(guī)種植檸檬園螞蟻數(shù)量多且功能分化多的樣地更有利于檸檬園害蟲控制及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。但本研究并未開展3種類型檸檬園病蟲害的調(diào)查工作。因此，關(guān)于檸檬園地表螞蟻群落多樣性與病蟲害間的相互關(guān)系仍有待進一步研究。