寧夏灌區(qū)玉米平播密植模式下的農(nóng)田蛾類多樣性研究

張?jiān)茣?huì)，王章訓(xùn)，付召召，王新譜

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021）

寧夏地處黃河上游，從北向南可依次分為引黃灌區(qū)、中部干旱帶和南部山區(qū)。寧夏灌區(qū)地處國內(nèi)最佳玉米生產(chǎn)氣候帶，玉米種植歷史悠久，是寧夏最重要的農(nóng)作物之一。近年來，玉米播種面積超過小麥成為寧夏種植面積最大的農(nóng)作物。2014年寧夏玉米播種總面積達(dá)29.48萬hm2，其中灌區(qū)12.65萬hm2，中部干旱帶9.35 萬hm2，南部山區(qū)7.48 萬hm2。2007年，農(nóng)業(yè)部針對(duì)玉米生產(chǎn)提出了“一增四改”的技術(shù)措施，即合理增加種植密度、改種耐密型品種，改套種為平播，改粗放用肥為配方施肥，改人工種植為機(jī)械化作業(yè)。隨著寧夏揚(yáng)黃灌區(qū)水利配套工程的擴(kuò)建和完善，以及玉米新品種和農(nóng)業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，寧夏灌區(qū)已基本具備玉米高產(chǎn)栽培條件，2014年位于永寧縣的玉米高產(chǎn)挖潛示范田產(chǎn)量達(dá)1 357.29kg／667m2，連續(xù)實(shí)現(xiàn)寧夏玉米單產(chǎn)新記錄。

玉米的平播密植已經(jīng)成為提高寧夏灌區(qū)玉米產(chǎn)量的重要措施。但隨之而來的問題是大面積種植單一品種，導(dǎo)致農(nóng)田系統(tǒng)中植物群落結(jié)構(gòu)簡單。農(nóng)田植被的簡單化必然導(dǎo)致農(nóng)田生物群落的種類組成和結(jié)構(gòu)也趨向單一化［1］，群落的物種數(shù)和個(gè)體數(shù)都比自然生態(tài)系統(tǒng)少，生物多樣性降低［2］。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的節(jié)肢動(dòng)物多樣性一直是農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)，如在昆蟲群落的組成、物種多樣性分析、季節(jié)變動(dòng)規(guī)律、優(yōu)勢(shì)功能團(tuán)和捕食性天敵等方面開展了大量的研究［3-12］。以上研究多集中于稻田、麥田和棉田，而對(duì)玉米田昆蟲群落的研究相對(duì)較少。國內(nèi)僅見對(duì)玉米地蜘蛛亞群落結(jié)構(gòu)特性和捕食性天敵群落結(jié)構(gòu)及特性的研究報(bào)道，鮮見對(duì)玉米田蛾類昆蟲組成的相關(guān)報(bào)道［13-17］。亞洲玉米螟（OstriniafurnacalisGuenée）和小地老虎（AgrotisypsilonRottemberg）是玉米地常發(fā)害蟲，二點(diǎn)委夜蛾［Athetislepigone（M?schler）］是黃淮海地區(qū)近年來發(fā)生的夏玉米苗期重要害蟲，是否還存在其他次要害蟲轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕οx這一問題值得關(guān)注和研究。本文主要針對(duì)新的玉米種植模式下農(nóng)田蛾類昆蟲組成及時(shí)序動(dòng)態(tài)進(jìn)行調(diào)查研究，以期為今后玉米害蟲綜合防治和田間作物管理提供基礎(chǔ)昆蟲物種數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地位于寧夏北部黃灌區(qū)石嘴山市惠農(nóng)區(qū)寇家橋村，地理坐標(biāo)為39°7′29.79″N，106°44′36.36″E。試驗(yàn)區(qū)為平播密植型玉米種植區(qū)。所選樣地玉米品種為‘先玉335’，面積11 000m2，玉米大小行距依次為70、40cm，株距25cm，壟寬40cm。田間優(yōu)勢(shì)雜草為馬齒莧（PortulacaoleraceaLinn.）、馬唐［Digitaria sanguinalis（Linn.）Scop.］、牛筋草［Eleusineindica（Linn.）Gaertn.］、稗［Echinochloacrusgalli（Linn.）Beauv.］、灰綠藜（ChenopodiumglaucumLinn.）、反枝莧（AmaranthusretroflexusLinn.）、堿蓬［Suaeda glauca（Bunge）Bunge］、打碗花（CalystegiahederaceaWall.）、萹蓄（PolygonumaviculareLinn.）、節(jié)節(jié)草（HippochaeteramosissimumDesf.）、蒼耳（XanthiumsibiricumPatrin）、獨(dú)行菜（LepidiumapetalumWilld.）和曼陀羅（DaturastramoniumLinn.）。農(nóng)田防護(hù)林以新疆楊（Populusalbavar.pyramidalisBunge）、毛臭椿（AilanthusgiraldiiDode）、洋白蠟［Fraxinus pennsylvanica（Marsh）］和旱柳（SalixmatsudanaKoidz.）為主。

1.2 研究方法

1.2.1 蛾類昆蟲采集

調(diào)查時(shí)間為2014年6-8月，以每個(gè)月的上中下旬為階段分別進(jìn)行蛾類誘集，誘集于每晚20：00-24：00 進(jìn)行，每階段連續(xù)誘集2 晚。誘集燈采用250 W 高壓汞燈，采前準(zhǔn)備指形管、毒瓶、棉花和乙酸乙酯；幕布為1.5m×1.8 m 白色化纖布，懸掛于距玉米田3m 處。有蛾類昆蟲出現(xiàn)在幕布上，即用指形管迅速將其扣住，2～3min后轉(zhuǎn)移到毒瓶中繼續(xù)毒殺，采集過程中盡量避免指形管和毒瓶的晃動(dòng)，確保標(biāo)本的完整性。

1.2.2 標(biāo)本制作和鑒定

誘集的蛾子均制成標(biāo)本，根據(jù)蛾子的大小，選用不同型號(hào)的昆蟲針插針，展翅。插針時(shí)，避免針孔位置不當(dāng)而損傷蟲體特征，影響分類鑒定。將展翅后的標(biāo)本室內(nèi)陰干置于標(biāo)本盒內(nèi)，并依據(jù)相關(guān)資料［18-21］對(duì)所采集的標(biāo)本進(jìn)行分類鑒定和數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

1.2.3 分析方法

（1）利用優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、均勻度、物種豐富度、相似性指數(shù)等來分析蛾類多樣性特征，具體公式如下：

優(yōu)勢(shì)度分析采用Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)：

ni為樣地第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)，N為樣地內(nèi)所有物種的個(gè)體數(shù)，S為物種數(shù)。

（2）物種多樣性分析采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

Pi為第i種個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)N的比率，N為全部物種的個(gè)體總數(shù)，S為物種數(shù)。

（3）均勻度分析采用Pielou 指數(shù)：

其中Hmax＝lnS，S為群落中總的物種數(shù)。H′為Shannon-Wiener指數(shù)，J為均勻度指數(shù)。

（4）物種豐富度分析采用Margalef指數(shù)：

S為物種數(shù)，N為全部物種的個(gè)體總數(shù)。

（5）相似∕相異性指數(shù)：采用Jaccard相似性公式：

a和b分別表示群落A 和群落B的物種數(shù)，c為兩個(gè)群落的共有物種數(shù)。根據(jù)Jaccard相似性系數(shù)原理，當(dāng)Cj＝0.00～0.25，為極不相似；當(dāng)Cj＝0.26～0.50，為中等不相似；當(dāng)Cj＝0.51～0.75，為中等相似；當(dāng)Cj＝0.76～1.00，為極相似。以此來判斷相似性程度。

各指數(shù)的計(jì)算利用Excel 2010完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛾類昆蟲的群落組成

調(diào)查期間每晚誘獲數(shù)量50～150頭不等，共誘集到蛾類昆蟲10科42種，其中夜蛾科（Noctuidae）17 種，是物種數(shù)量最多的類群，其次是草螟科（Crambidae）13種，尺蛾科（Geometridae）3種，燈蛾科（Aretiidae）和卷蛾科（Tortricidae）各2 種，其余各科均1種，刀夜蛾（S.nervosa）為寧夏新紀(jì)錄種，物種組成見表1。結(jié)果顯示夜蛾科和草螟科是玉米平播模式下農(nóng)田鱗翅目昆蟲中的優(yōu)勢(shì)科，種類最為豐富。優(yōu)勢(shì)種為旋幽夜蛾（Discestratrifolii）、草地螟（Loxostegesticticalis）、小地老虎（Agrotisypsilon）和亞洲玉米螟（Ostriniafurnacalis），其中旋幽夜蛾個(gè)體數(shù)量最多，占總個(gè)體數(shù)量的48.87%，其次為草地螟占13.34%，亞洲玉米螟6.07%，小地老虎5.55%，其余種類所占比例不及5%。刀夜蛾僅3頭，所占比例很低。

表1 農(nóng)田蛾類物種組成Table 1 Composition of moth species in farmlands

續(xù)表1 Table 1 （Continued）

不同采集階段蛾類組成統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1。結(jié)果顯示夜蛾和螟蛾是玉米生長期出現(xiàn)頻率最高的類群，種類也最為豐富。6月中旬僅出現(xiàn)夜蛾和螟蛾兩個(gè)類群，自6 月下旬物種開始多樣化，7 月物種雖多，但以草螟科為主，7 月上旬共誘集到蛾類昆蟲7科，是調(diào)查中類群組成最多的階段。8月下旬蛾類物種數(shù)達(dá)到最多，為18種，夜蛾和螟蛾種仍占優(yōu)勢(shì)。新記錄種刀夜蛾出現(xiàn)在7 月份的3 個(gè)時(shí)段。

圖1 不同時(shí)期農(nóng)田蛾類群落組成Fig.1 The composition of moth communities in farmlands in different dates

2.2 農(nóng)田蛾類昆蟲多樣性指數(shù)分析

各調(diào)查階段蛾類物種多樣性見表2，隨時(shí)間變化的發(fā)生變動(dòng)規(guī)律見圖2。可以看出香農(nóng)威納指數(shù)有兩個(gè)波動(dòng)較大的階段，由6月中旬的最小值0.919 1到7月中旬增加至較大值2.115 4為第一個(gè)增長階段；而后呈下降趨勢(shì)，8月上旬再次遞增，于8月下旬增到最大值2.509 6，此為第2個(gè)增長階段。優(yōu)勢(shì)度指數(shù)隨時(shí)間的變動(dòng)規(guī)律與香農(nóng)威納指數(shù)相反，6月中旬優(yōu)勢(shì)指數(shù)較高，而后波動(dòng)式遞減，7月中旬降低到較小值0.160 3后逐漸增加，8月上旬達(dá)最大值0.530 0后再次降低，8月下旬降至最低0.089 9。豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)兩者的變動(dòng)規(guī)律與香農(nóng)威納指數(shù)相一致，兩個(gè)較大值分別出現(xiàn)在7月中旬與8月下旬。

以上結(jié)果表明，6 月中旬是蛾類組成較單一的階段，7月中旬與8月下旬蛾類物種多樣性較豐富。多樣性指數(shù)隨時(shí)間的變動(dòng)規(guī)律表明，各指數(shù)間具有相關(guān)性，香農(nóng)威納指數(shù)較高的階段，物種豐富度、均勻度相應(yīng)也高，而優(yōu)勢(shì)度指數(shù)則較低。優(yōu)勢(shì)度指群落中優(yōu)勢(shì)種占優(yōu)勢(shì)的程度，物種越豐富優(yōu)勢(shì)種在群落中的優(yōu)勢(shì)程度則降低，反之則升高。均勻性指數(shù)的高低側(cè)面反映了優(yōu)勢(shì)種的突出程度，由公式3可以看出均勻度指數(shù)是香農(nóng)威納指數(shù)的函數(shù)，在數(shù)量變化上受香農(nóng)威納指數(shù)的影響。

表2 農(nóng)田蛾類物種多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和豐富度Table 2 The species index，evenness index，dominance index and richness of moths in farmlands

圖2 農(nóng)田蛾類多樣性隨時(shí)間的變動(dòng)規(guī)律Fig.2 Analysis of time distribution of moth diversity in farmlands

2.3 農(nóng)田各階段蛾類昆蟲相似性與相異性分析

群落的相似性指的是群落物種組成的相似程度，在一定程度上反映了群落的演替變化情況，它是群落分析的一個(gè)重要基礎(chǔ)。一般而言相似性指數(shù)越大，表明群落間的相似水平越高；相異性指數(shù)越大，群落間的差異越大。不同群落的相似性指數(shù)達(dá)到0.5～0.6，可以認(rèn)為群落間的相似程度已經(jīng)很高。由表3可知，不同階段蛾類群落相似性水平均很低，其中以7 月上旬與7 月中旬相似性水平最高為0.526 3，其次是7 月中旬與8 月上旬為0.400 0。相異性水平以6月中旬與7月上旬最高為0.888 9，其次是6月下旬與8月下旬為0.884 6。相鄰時(shí)段相似性水平相對(duì)較高，這與相鄰時(shí)段銜接緊密，也是物種組成的過渡時(shí)期有關(guān)。6月份與8月份的相異指數(shù)較大，是由于玉米生育期的不同影響了蛾類昆蟲的組成。

表3 農(nóng)田蛾類物種相似性指數(shù)與相異性指數(shù)1）Table 3 Similarity index and dissimilarity index of moth species in farmlands

3 結(jié)論與討論

此次在寧夏灌區(qū)利用高壓汞燈誘集調(diào)查獲得蛾類昆蟲10科42種。明確了該種植模式下蛾類資源以夜蛾科和草螟科昆蟲為主要類群，優(yōu)勢(shì)種為旋幽夜蛾、草地螟、亞洲玉米螟和小地老虎。6月份蛾類物種組成較單一，8月下旬蛾類群落多樣性水平最高，香農(nóng)威納指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)及優(yōu)勢(shì)度指數(shù)依次為2.509 8、0.868 3、4.492 4、0.089 9。不同時(shí)段蛾類群落相似性水平均很低，其中以7月上旬與7月中旬相似性水平最高，為0.526 3，其次是7月中旬與8月上旬為0.400 0。相異性水平以6月中旬與7月上旬最高，為0.888 9，其次是6 月下旬與8月下旬為0.884 6。多樣性指數(shù)隨時(shí)間呈不規(guī)則變化，6月中旬種類數(shù)以及個(gè)體數(shù)量均很少，可能是因?yàn)榻衲?月份平均氣溫低于常年，影響了越冬幼蟲和蛹的成活和孵化率。

研究結(jié)果表明單作模式下農(nóng)田蛾類昆蟲種類較豐富，但不同種類個(gè)體數(shù)量上差異明顯。亞洲玉米螟和小地老虎是最典型的玉米害蟲，旋幽夜蛾和草地螟食性較雜，但寄主也包括玉米［19，22］，以上4 種蛾類是寧夏灌區(qū)單作密植模式下玉米主要害蟲。黃地老虎和黏蟲也為害玉米，但數(shù)量相對(duì)較少。需要指出的是，本次調(diào)查所用的方法是高壓汞燈誘集，且燈設(shè)在玉米田邊，因此采集的種類并非都是玉米田發(fā)生的種類，如瘦銀錠夜蛾、花實(shí)夜蛾、斜紋隱斑螟和香草小卷蛾等以農(nóng)田雜草為寄主。藍(lán)目天蛾、楊褐枯葉蛾、黃翅綴葉野螟和芳香木蠹蛾等則屬于林木害蟲，與農(nóng)田周邊防護(hù)林有關(guān)，而大禾螟和荸薺白禾螟等則顯然與周邊的稻田和排水渠生境有關(guān)。另外，農(nóng)田林帶、田間小氣候、玉米生長階段和空間結(jié)構(gòu)、田間雜草的發(fā)生、天敵效應(yīng)和人類干擾（耕作、灌溉、病蟲害防治）等都會(huì)直接或間接地影響農(nóng)田蛾類昆蟲的結(jié)構(gòu)組成、多樣性及動(dòng)態(tài)發(fā)生。

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