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漯河地区农田灯下蛾类群落结构和优势蛾生态位分析

发布时间:2022-10-27 10:24:52

  摘    要:为明确农田生境灯下蛾类群落结构和优势蛾的生态位特点,2017—2021年在漯河市郊区农田利用虫情测报灯对蛾类进行了逐日监测分析。结果表明,5年共诱集蛾类昆虫11科121种150 861头,统计得到个体数量(N)、物种丰富度(S)、群落多样性指数(H)、相似性系数(Cs)、生态位宽度(Bi)和生态位重叠(Cij)等相关群落数据参数。3—11月农田灯下蛾类个体数量、物种丰富度和群落多样性指数,均随时间呈先增加后减小的趋势;不同月份间的群落相似性指数差异较大。年度优势蛾为东方黏虫M. separata、棉铃虫Helicoverpa armigera和甜菜夜蛾Spodoptera exigua 3种。月度优势蛾共9种,其中亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis和棉铃虫的生态位宽度最大0.4434和0.4002,东方黏虫最小(0.1811);棉铃虫和甜菜叶螟Hymenia recurvalis与其余8种优势蛾的生态位重叠指数均较大,而东方黏虫和其余优势蛾的生态位重叠指数均较小。研究结果的取得,为开展蛾类监测预警和有效防治提供参考数据。


  关键词:蛾类;群落结构;优势蛾;生态位宽度;生态位重叠;


  Community structure of moths and niche characteristics of dominant moths under lamp


  in Luohe area farmland


  HOU Yan-Hong CHEN Li DU Meng-Yuan LI Wei CHEN Qi ZHANG Yuan-Chen SHEN Hai-


  Long LIUDi LILei-Lei FAN Zhi-Ye WANG Wen-Hao LI Shi-Min


  Luohe Academy of Agricultural Sciences/National Agricultural Observing and Experimental Station


  for Plant Protection in Yancheng Luohe Meteorological Service China Taihang Mountain Forest


  Pests Observation and Research Station of Henan Province


  Abstract:In order to observe the community structure and the niche characteristics of the dominant moths under lamp in agricultural ecological environment, a forecasting lamp was set in the suburb farmland of Luohe City from 2017 to 2021. The results indicated that there were a total of 150 681 moths trapped, belonging to 121 species and 11 families. Individual number, species richness, diversity index, coefficient of similarity, niche breadth and niche overlap of the moths community were all studied. Individual number, species richness and diversity index of the moths all increased firstly with time advancing and then decreased. There were significant diversities in the coefficients of the similarity among different month community. The annual dominant species were Mythimna separata(Walker), Helicoverpa armigera Hübner and Spodoptera exigua Hübner. Among the 9 monthly dominant moths, the niche breadths were the largest for Ostrinia furnacalis(Guenée) (0.4434) and H. armigera (0.4002), and the smallest for M. separata (0.1811). The niche overlap indexs with the remaining 8 monthly dominate moths were large for H. armigera and Hymenia recurvalis Fabricius, and small for M. separata. The results were important for the following studies on the moths monitoring and the pest control.


  Keyword:Moth; community structure; dominant moth; niche breadth; niche overlap;


  昆虫群落结构反映了一定区域内昆虫种群之间、昆虫与环境之间的互作关系(庞雄飞和尤民生,1996),研究农田生态环境中害虫的组成结构及多样性是揭示农业害虫成灾机制和进行可持续治理的基础工作之一(高书晶等,2004)。对不同昆虫群落结构的调查,有助于评价作物抗性水平(沈方圆等,2020)、解析气候和耕作制度变化(Bell et al., 2019)以及为农药化肥减施提供参考(李立坤等,2019)。在昆虫群落中,鳞翅目昆虫对外界环境变化的敏感性比较高,与生态环境中的寄主植物关系密切,已成为反映其所处生境受干扰程度和生境内相关物种多样性变化的指示物种(Kitching et al.,2000;王凤等,2006)。生态位是反应某一种群在生态系统中,在时间、空间上所占据的位置,以及与相关物种之间的功能关系和作用(王凤等,2006),是生态学研究的重要内容(尚玉昌,1988)。研究蛾类的生态位宽度和生态位重叠指数能了解蛾类群落中各物种对时间、食物等资源环境的利用程度,同时掌握不同蛾类之间的竞争关系(师光禄等,2003)。


  蛾类昆虫占鳞翅目Lepidoptera总数量的90%,我国已记载的有4 000多种(朱弘复,1973)。其中夜蛾科Noctuidae昆虫几乎危害所有的农作物、蔬菜和林果,每年造成的损失巨大(姜玉英等,2014)。河南省漯河市位于我国南北气候的过渡地带,是迁飞性昆虫每年北迁南回的重要通道(李光博等,1964),具有独特的昆虫群落特征和地理区位特点。本地区的蛾类资源丰富,已发现灯下夜蛾类昆虫44种、天蛾15种、迁飞性蛾类7种(侯艳红等,2017;侯艳红等,2018;陈琦等,2021)。漯河市常年种植小麦面积13.3万hm2、玉米面积10万hm2,因此研究该地农田昆虫群落,分析其生态位特征,对及时提供精准预报和开展防控,确保漯河市粮食生产安全具有重要作用。


  本研究在农田生态环境下设置自动虫情测报灯,2017—2021年对河南漯河地区农田生态环境下蛾类进行了连续监测,并对蛾类群落参数(物种丰富度、多样性及群落相似性)和优势蛾类的生态位指数(生态位宽度和生态位重叠)进行了分析,以期为蛾类害虫的发生预报和综合防控提供基础性参考数据。


  1 材料与方法


  1.1 诱虫装置


  河南佳多科工贸有限公司生产的自动虫情测报灯1台,型号JBD2型,灯管功率20 W,主波长365 nm,灯管离地面高度1.5 m。灯具采用光电自动控制技术,远红外杀死上灯昆虫,虫体顺着滑斗掉入捕虫袋中。


  1.2 调查方法


  测报灯设置在河南省漯河市农业科学院五里岗试验基地(33°36' N,113°59' E,海拔60 m)内,基地面积26.7 hm2,常年降水量804 mm。试验基地内采用小麦与玉米、花生、红薯、大豆等秋作物轮作种植模式,基地外农田主要种植小麦和玉米。测报灯四周没有高大树木和建筑物遮挡,视野开阔,地势平坦。


  灯诱日期2017年为4月1日—10月31日,2018—2021年为3月1日—11月30日。该灯自带光控开关。每天早晨将诱集的蛾子带回实验室进行分类鉴定和统计记载。


  1.3 蛾类鉴定方法


  依据《蛾类图册》《农田常见昆虫图鉴》和《河南农业昆虫志》(朱弘复,1973;于思勤和孙元峰,1993;蒋金炜等,2014)等对诱集蛾类进行区分鉴定。


  1.4 数据分析方法


  1.4.1 群落组织水平分析方法


  物种丰富度(Species richness,S):物种种类数。


  种群优势度(Dominant index,D):采用Berger-Parker优势度指数进行分析,D=Ni/N,Ni为第i物种的个体数量,N为所有物种的数量。


  群落多样性(Diversity indices,H):采用Simpson-Wiener指数,H=−∑i=1spiln(pi),Pi为第i物种个体占总个体数的比率。


  1.4.2 生态位指数分析方法


  生态位宽度指数采用Levins提出的公式:


  Bi为物种i的生态位宽度指数,S为资源序列的总单元数,本试验中是每年的3月到11月组成9次时间资源序列,Pih为i物种在h等级的资源数量占总资源量的比例。


  生态位重叠指数采用Colwell-Futuyma提出的公式:


  Cij为i物种对j物种的生态位重叠度指数,Pih和Pij分别为i物种和j物种在h等级的资源数量占总资源量的比例。


  1.4.3 群落相似性分析方法


  采用Sorensen相似性系数(Coefficient of similarity, Cs),即Cs=2J/a+b(0≤Cs≤1)。a和b为特定两个月份中、各自月份内发生的蛾类种类数,J为两个月份里均发生的蛾类种类数。


  2 结果与分析


  2.1 灯下蛾类群落组成和数量


  根据2017—2021年测报灯监测结果(表1和表2),漯河地区共诱集鳞翅目蛾类昆虫11科121种150 861头。物种数和个体数最多的是夜蛾科Noctuidae,共60种(49.59%)108 695头(72.05%);其次是螟蛾科Pyralididea,为18种(14.88%)32 204头(21.35%);并且夜蛾科和螟蛾科在各月份都有分布,是本地群落优势类群。而菜蛾科Plutellidae和枯叶蛾科Lasiocampidae各诱集到1种,且数量较少。


  不同月份间的蛾类结构组成存在着差异。3月份共诱集到蛾类5科23种153头,4月份共诱集到9科57种1 617头,5月份诱集到10科81种11 258头,6月份诱集到9科87种33 288头,7月份诱集到10科98种23 669头,8月份诱集到11科104种39 360头,9月份诱集到10科99种37 229头,10月份诱集到6科58种3 869头,11月份诱集到2科25种418头。其中7、8和9月种类及数量最丰富,结构复杂,3月和11月,群落组成结构单一,个体数量少。


表1 农田灯下蛾类物种数及个体数量(2017—2021年) 

Table 1 Species and individual number of moths under lamp in farmland (2017-2021)

B1



  2.2 灯下蛾类群落特征指数及其动态


  3—11月农田灯下蛾类群落多样性指数和丰富度指数,随着时间先增大后减小,峰值均在8月。个体数量总的来说随时间先上升后下降,在3—6月逐渐增加,7月份有所下降,8月份增加到最大值39 360头,而后减少(图1)。


  2.2 灯下蛾类群落特征指数及其动态


  3—11月农田灯下蛾类群落多样性指数和丰富度指数,随着时间先增大后减小,峰值均在8月。个体数量总的来说随时间先上升后下降,在3—6月逐渐增加,7月份有所下降,8月份增加到最大值39 360头,而后减少(图1)。


  2.4 灯下蛾类群落优势种


  3—11月,灯下每月的优势蛾共9种(表4)。3月和4月的主要优势蛾为东方黏虫和小地老虎Agrotis ypsilon,亚洲玉米螟和东方黏虫为5月份优势蛾,6月份东方黏虫和棉铃虫为优势蛾,优势度指数分别为0.6234和0.1069,甜菜夜蛾和二点委夜蛾A. lepigone为7月份优势蛾,8月和9月的优势蛾为甜菜夜蛾和棉铃虫,10月和11月的优势蛾为甜菜夜蛾、劳氏黏虫L. loreyi和甜菜叶螟。东方黏虫、甜菜夜蛾和棉铃虫是整个生长季的年度优势蛾,优势度指数分别为0.1785、0.1616和0.1303,发生盛期分别在6月、7—8月和8—9月。


  九种月度优势蛾中东方黏虫、二点委夜蛾、劳氏黏虫和甜菜夜蛾在所有月份都发生,亚洲玉米螟和桃蛀螟D. punctiferalis发生期为4—10月,小地老虎和棉铃虫在11月不发生,而甜菜叶螟在3月不发生。


  2.5 灯下优势蛾的生态位宽度和生态位重叠


  灯下优势蛾类在时间维度上的各项生态位指标见表5。亚洲玉米螟(0.4434)的生态位宽度最大,表明其发生危害时间较长,以5月份的越冬代数量最多(3 564头),占总亚洲玉米螟量的34.60%。其次是棉铃虫,生态位宽度为0.4002,每年发生4代,危害小麦、花生、玉米、大豆等多种农作物。而东方黏虫的生态位宽度最小(0.1811),在时间序列上分布不均匀,6月的虫量占总东方黏虫量的77.06%。8—11月的第3、4代只有971头,占比为3.61%。


  从生态位重叠指数看东方黏虫与其他8种蛾的生态位重叠指数均较小,除了与小地老虎的重叠指数为0.5879外,其他均在0.3197以下,其中与甜菜叶螟的重叠指数是所有优势蛾中的最小值(0.0968)。棉铃虫与其他8种蛾的生态位重叠指数较大,与其中5种蛾的生态位重叠指数在0.6292~0.7471之间。甜菜叶螟与其余8种蛾的生态位重叠指数波动较大,与桃蛀螟的重叠指数是所有优势蛾中的最大值(0.7843),与东方黏虫是最小值(0.0968),与5种蛾的重叠指数均在0.5359以上。


  3 结论与讨论


  2017—2021年,通过灯诱法对河南漯河地区农田生态环境下的蛾类系统调查发现,蛾类群落组成种类丰富,数量繁多,共11科121种150 861头;群落特征指数多样性系数、丰富度指数和个体数量随时间先增大后减小,均在8月份达到峰值。刘迪等(2021)把灯下害虫年份发生情况划分为种类上升期、数量上升期、种群繁盛期和群落消退期4个时期,本研究与其结果基本一致。而高博等(2021)报道哈尔滨园林蛾类的峰值在7月,这可能是由于诱集工具(陈琦等,2018;陈琦等,2020)和生境不同造成的。漯河地区不同月份间的气象变化显著、农作物环境特点分明,使得不同月份间的蛾类群落相似程度差异较大(Brown and Freitas,2002)。7、8和9月温度和湿度适宜,大多数农作物生长旺盛,昆虫食料充足,为蛾类的生长发育提供了良好的外部条件(高丽娜等,2013),物种数量和个体数量明显多于其他月份,此3个月份之间的群落相似性系数最高。


  本研究发现东方黏虫、甜菜夜蛾和棉铃虫是农田灯下蛾类群落年度优势种,高丽娜等(2013)认为棉铃虫是河南省北部昆虫害虫群落的主要优势种,王圣楠等(2020)认为甜菜夜蛾是山东莱芜地区灯下害虫的优势种,这与本研究有相似之处。但与杨向东等(2010)、周先涌等(2019)报道的优势种明显不同,可能是与作物布局、耕作制度及治理策略等因素有关。本地区2015年的优势蛾是东方黏虫、甜菜夜蛾和二点委夜蛾(侯艳红等,2017),而二点委夜蛾2013年大爆发后,近几年的发生量明显减少,棉铃虫的发生量逐年波动上升(刘迪等,2021),棉铃虫取代二点委夜蛾成为优势蛾。这与陆宴辉等(2018)报道的近10年来黄淮地区棉铃虫危害程度再次加重,已恢复到历史上较高的种群水平相一致。东方黏虫、棉铃虫、甜菜夜蛾、小地老虎、亚洲玉米螟、桃蛀螟、二点委夜蛾、劳氏黏虫和甜菜叶螟是蛾类群落月度优势蛾,研究其生态位宽度和重叠指数发现,棉铃虫是5个月份的优势种,生态位宽度较大(0.4002),与5种蛾的生态位重叠系数在0.6292以上,说明棉铃虫危害时间长,危害作物种类丰富,种间竞争激烈,1代危害冬小麦,2代危害玉米苗和花生,3和4代危害玉米、大豆、花生和棉花等秋作物。东方黏虫的生态位宽度指数最小,且与8种优势蛾的生态位重叠均较小,除了与小地老虎的的重叠指数为0.5879外,其他均在0.3197以下,充分体现出专性迁飞蛾类与当地越冬蛾类在时间上的错位。小地老虎和二点委夜蛾在时间生态位上的重叠反映出它们危害的相似性,如集中在夏玉米苗期危害根部,严重时造成玉米缺苗断垅。


  根据漯河地区农田灯下蛾类群落特征和年/月度优势种生态位特点,建议结合作物生育期和害虫发生特点,采取有针对性的防治措施。冬小麦10月份播种时注意提高整地,秸秆还田时配合深翻充分腐熟,减少越冬蛾的虫源基数,翌年3—5月设置杀虫灯诱杀越冬蛾,着重关注棉铃虫、亚洲玉米螟、二点委夜蛾和桃蛀螟等蛾的发生规律。4月中下旬-5月中下旬小麦田注意防治黏虫和棉铃虫,而春玉米田着重关注亚洲玉米螟和棉铃虫。6—7月份夏玉米田应注意棉铃虫、甜菜夜蛾等对玉米苗叶部的危害,同时防治小地老虎和二点委夜蛾对玉米根部的取食;8-9月注意预防亚洲玉米螟、桃蛀螟、棉铃虫、劳氏黏虫等对玉米穗部、叶片和茎秆的危害。


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