四川南充地區花生田昆蟲群落結構及多樣性分析

游 宇曲明靜林顯鳳毛金雄敬昱霖廖俊華夏友霖漆 燕*

(1.南充市農業科學院,四川 南充 637000;2.山東省花生研究所,山東 青島 266100;3.南充市種子質量監督檢驗站,四川 南充 637000)

花生是全球范圍內大面積種植的經濟作物和油料作物之一[1],具有豐富的營養價值[2],其葉子還具有很高的藥用價值[3]。我國是花生種植大國,2016-2018年平均總產1692.8萬t,占全球總產的40%以上。四川省是我國花生主產區之一,常年種植面積26萬hm2以上,其中以南充市農業科學院出產的天府花生聞名中外,南充市常年花生種植面積在4.8萬hm2左右,占全省18.37%。近年來花生蟲害大規模爆發,嚴重制約著花生產業可持續發展[4],而食品安全和環境保護對人們的生活至關重要,化肥農藥減施和綠色防控已經成為花生生產中重要的技術和手段[5]。目前國內已有多位學者研究分析了當地花生田昆蟲群落結構及多樣性水平,如曾慶朝等[6]分析了山東青島花生田昆蟲群落多樣性及害蟲和天敵的動態發生規律;吳小麗等[7]證明了廣東湛江地區昆蟲群落具有較高的穩定性;陳小姝等[8]明確了吉林四平昆蟲群落具有豐富的多樣性、穩定的結構組成;曲春娟等[9]剖析了遼西地區花生田害蟲與天敵比例等。以上研究均為當地花生田害蟲防治奠定基礎。目前還未有針對四川省花生田開展昆蟲群落結構組成及多樣性分析的研究和報道。

本研究首次分析四川省南充地區花生田昆蟲群落結構組成及多樣性水平,探究了花生田主要昆蟲發生動態變化規律,為南充地區害蟲綠色防控、促進花生產業可持續發展奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 考查地點和時間

試驗于2014年6月-2015年8月在南充市農科院花生研究所試驗基地(106.12°E,30.85°N)進行,每周調查1次。

1.2 調查方法

利用馬來氏網(引自中國科學院動物研究所)收集昆蟲,設置在花生田通風且陽光充足的核心區[10]。昆蟲收集采取不間斷的方式,次年移至相鄰的試驗田中收集。

1.3 數據分析[11-16]

1.3.1 群落多樣性(Diversity)

昆蟲群落多樣性指數按下列公式計算。

Shannon-Wiener多樣性指數(H'):

式中Pi為第i個科的個體數占總個體數的比例。

1.3.2 科級豐富度(Family richness)

用S表示,指昆蟲群落包含的所有科數。

1.3.3 群落均勻度(Evenness)

群落均勻度分析以Pielou指數J計算:

式中Hmax為群落的最大多樣性指數,即當有S個科數時,若科數種數量相等,其多樣性指數值最大。

1.3.4 群落生態優勢度

群落生態優勢度(Ecological concentration)分析利用群落優勢集中指數,以Simpson集中性指數(C)表示:

1.3.5 群落豐盛度(Community abundance)

豐盛度(N)為昆蟲個體總數。

2 結果與分析

2.1 四川南充花生田昆蟲目級群落組成結構

試驗期內收集獲得15目、144科共25 393頭昆蟲樣本。其中,占該地區總科數20%以上的有兩目,以土蜂科和鉤土蜂科為主的膜翅目(38種)和以菌蚊科和花蠅科為主的雙翅目昆蟲(30種)。占該地區總科數10%~20%的有兩目,即以葉甲科、瓢甲科、叩甲科和鰓金龜科為主的鞘翅目(23種)和以葉蟬科為主的半翅目(16種)。其余昆蟲占該地區總科數均不到10%,如鱗翅目昆蟲(14種)占總科數的9.72%,直翅目昆蟲(8種)占總科數的5.56%等。目前,南充地區試驗田未采集到螳螂目(表1)。

表1 南充地區花生田昆蟲群落組成結構Table 1 The structure of insect community in peanut field of Nanchong region

2.2 四川南充花生田昆蟲科級群落組成結構

表2可知,南充地區調查期內共收集鑒定隸屬于38科的膜翅目昆蟲4 997頭,其中土蜂科1 694頭,占總數的33.9%;鉤土蜂科共1 192頭,占比為23.85%。共收集到雙翅目昆蟲12 389頭,隸屬于30科,各科占比均未超過20%。占比10%~20%的有四科,其中最多的菌蚊科共有2 408頭,占總數的19.44%;其次是花蠅科共有2 084頭,占總數的16.82%;實蠅科共有1 872頭,占總數的15.11%;潛蠅科共有1 343頭,占總數的10.84%;其余昆蟲占比均在10%以下。共收集到鞘翅目昆蟲1 183頭,隸屬于23科,其中只有葉甲科占比超過30%,共377頭。共收集到半翅目昆蟲5 643頭,隸屬于16科,其中葉蟬科占比達到94.93%,共有5 186頭。其余昆蟲均不足300頭,占比均在5%以下。共收集到屬于14科的鱗翅目昆蟲746頭,其中最多的是卷葉蛾科共240頭,占鱗翅目昆蟲總數的32.17%,最少的是蛺蝶科共2頭,占總數的0.27%。共采得纓翅目昆蟲22頭,其中薊馬科17頭,管薊馬科5頭。

表2 南充花生田昆蟲科級群落組成結構(續表)Table 2 Family composition and proportion of insect in peanut field of Nanchong region (continued)

表2 南充花生田昆蟲科級群落組成結構Table 2 Family composition and proportion of insect in peanut field of Nanchong region

2.3 四川南充地區花生田昆蟲群落結構特征值時間動態分析

2.3.1 不同時間段昆蟲群落多樣性指數

在花生整個生育期內(5-9月),昆蟲群落多樣性指數保持在2.0以上,呈現出波動狀態:在花生結莢期和成熟期(5-7月中旬),多樣性指數表現為上升趨勢;隨著花生收獲,溫度降低,雨水增多,多樣性指數呈現下降趨勢。其中2014年9月最低為2.0275,隨后升高到2018年8月達到最高點為2.9409(圖1)。

圖1 花生田昆蟲群落多樣性(H')時間動態Fig.1 Temporal dynamic of diversity index(H')of insect communities in peanut field

2.3.2 不同時間段花生田昆蟲群落豐富度

2014年四川南充地區花生田昆蟲群落豐富度比較平穩,保持在55~80之間,從2015年6月份開始增加,7月份達到最高點為96。兩年中昆蟲群落結構豐富度都隨著花生收獲而降低(圖2)。

圖2 花生田昆蟲科級豐富度(S)時間動態Fig.2 Temporal dynamic of richness(S)of insect families in peanut field

2.3.3 不同時間段花生田昆蟲群落均勻度

四川南充地區花生田昆蟲群落結構均勻度指數變化保持在0.45以上,最大值為2015年7月份的0.71,最小值為2014年9月份的0.45。研究發現在南充地區花生田群落結構均勻度同多樣性指數、豐富度一樣,在兩年的7月中下旬開始下降,到2014年9月達到最低點0.45(圖3)。

圖3 花生田昆蟲群落均勻度(J)時間動態Fig.3 Temporal dynamic of evenness(J)of insect communities in peanut field

2.3.4 不同時間段花生田昆蟲群落優勢集中指數

四川南充地區花生田昆蟲群落優勢集中指數變化幅度較大,最大點出現在2014年6月上旬為0.2797,隨后極速下降;在2014年7-9月呈現為上升趨勢。2015年整體呈現下降趨勢,最低點在2015年7月為0.0658,其他時期優勢集中指數均在0.3以下(圖4)。

圖4 花生田昆蟲群落優勢集中指數(C)時間動態Fig.4 Temporal dynamic of ecological concentration(C)of insect communities in peanut field

2.3.5 不同時間段花生田昆蟲群落豐盛度

四川南充地區花生昆蟲豐盛度變化幅度較大,在花生下針期、結莢期保持在較高水平(6-7月),在7月份達到峰值4 558;隨著花生成熟收獲,在8月下旬降到最低1 123(圖5)。

圖5 花生田昆蟲群落豐盛度(N)Fig.5 Temporal dynamic of abundance of insect communities in peanut field

2.4 四川南充花生田主要類群發生動態分析

四川南充試驗區花生田昆蟲主要類群在7月上旬達到第一個小高峰,在9月上旬到10月下旬達到第二個小高峰,花生成熟收獲后,主要類群個體數逐漸減少。其中,瓢甲科主要發生在7月上旬和9月上旬,9月份發生量最多,達41頭;葉蟬科主要發生在6月下旬和9月上旬,9月上旬發生量最大,達1 107頭;土蜂科主要發生在8月上旬,最多達837頭;鰓金龜科主要發生在7月中旬到8月初,7月中旬發生量最多,達69頭;卷葉蛾科最多發生量在2014年7月中旬,達到93頭;姬蜂科主要在7月中旬和10月下旬,在7月中旬發生量最大,最大達80頭(圖6)。

圖6 花生田主要類群動態變化Fig.6 Dynamic of main insect groups in peanut field

3 討論與結論

本研究以馬來氏網法共收集到四川南充地區昆蟲樣本25 393頭,分屬于15目、144科,以膜翅目、雙翅目、鞘翅目和半翅目為主。其中,膜翅目和雙翅目占總數20%以上,鞘翅目和半翅目占總數10%以上,其余物種均在10%以下。整體來看,南充地區花生田昆蟲群落較穩定。與山東青島[6]、山東萊西[10]、魯南地區[18]等地相比,雖均以膜翅目、雙翅目、鞘翅目、半翅目、鱗翅目為主,但組成比例及科屬種類差異較大,其中山東各地區均收集有螳螂目昆蟲,而南充地區在試驗年限內未發現。

分析發現南充地區昆蟲群落多樣性指數較高,在2.0275~2.9409之間;豐富度較為平穩,在2015年7月達到峰值為96;群落均勻度同多樣性指數、豐富度保持一致,在兩年的7月中下旬開始下降,在2014年9月達到最低點0.45。豐盛度和優勢集中指數變化幅度較大,我們可以利用豐盛度和優勢度的變化掌握蟲害發生的可能趨勢,當優勢度變大時,應及時采取措施防治蟲害。指數在不同時期存在一定的差異,可能是由于溫度降低、雨水增多以及田間管理等氣候和人為干預所導致[17]。

本研究首次調查了南充花生產區昆蟲群落組成結構,明確了南充市花生田昆蟲群落具有豐富的多樣性,為南充地區花生害蟲防治提供了調查基礎。進一步了解花生田昆蟲動態變化,掌握害蟲與天敵的發生規律,為利用天敵治害推動花生產業可持續發展提供了依據。由于馬來氏網會造成部分昆蟲足和翅等部位受損,下一步還需使用更具針對性的工具[19],針對全省花生產區進行調查與分析。