雷 婷 郭 峰 楊子祥 張品德 唐國文
(1. 云南農(nóng)業(yè)大學植物保護學院/省部共建云南生物資源保護與利用國家重點實驗室,云南 昆明,650201;2. 中國林業(yè)科學研究院資源昆蟲研究所,云南 昆明,650233;3. 五峰赤誠生物科技股份有限公司,湖北 宜昌,443413)
鹽膚木(Rhus chinensis)是漆樹科(Anacardiaceae)落葉小喬木,又稱為五倍子樹,是五倍子蚜的主要寄主樹。在鹽膚木上形成的五倍子有角倍、倍蛋、圓角倍、倍花和紅倍花5種,產(chǎn)量占五倍子總產(chǎn)量的75%以上,在五倍子生產(chǎn)中起著決定性的作用[1-2]。
五倍子是我國傳統(tǒng)的林特和出口產(chǎn)品,廣泛應用于醫(yī)藥、化工、電子、礦冶和食品等行業(yè)。隨著五倍子在單寧沉鍺、光刻膠、無抗飼料等領域新用途的發(fā)現(xiàn),市場對五倍子的需求量快速增加,帶動了五倍子原料生產(chǎn)從野生倍林向集約化人工倍林的轉(zhuǎn)變[3-5]。自2016年以來,云南、貴州、重慶和湖北等五倍子產(chǎn)區(qū)的鹽膚木人工林已超過5 000 hm2,其中大部分為純林[6-7]。鹽膚木人工林面積的增加,為害蟲的發(fā)生提供了適宜的條件,害蟲的發(fā)生導致樹勢衰弱,并嚴重影響五倍子的產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。目前對鹽膚木害蟲研究多是針對野生鹽膚木混交林,關于鹽膚木人工林害蟲的研究很少。同時,由于鹽膚木人工林中害蟲與五倍子蚜伴生,不能采用常規(guī)的化學防治方法,因此弄清鹽膚木人工林中的害蟲和天敵昆蟲的種類和種群動態(tài),利用其相互制約的關系來控制害蟲,對于控制鹽膚木人工林的害蟲至關重要。本研究以云南省鹽津縣的鹽膚木人工林為對象,對不同時期的昆蟲種類、群落組成和種群動態(tài)進行系統(tǒng)調(diào)查,旨在弄清膚木人工林的昆蟲物種類群、害蟲和天敵昆蟲的群落組成和種群動態(tài)規(guī)律,為鹽膚木人工林的害蟲防控和促進五倍子產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考依據(jù)。
試驗地位于云南省鹽津縣柿子鎮(zhèn)中坪村五倍子示范基地,位于東經(jīng)104°08′,北緯27°57′,海拔1 035 m,為角倍蚜自然分布區(qū)。試驗林為鹽膚木3年生人工純林,面積7.5 hm2,株距1.5 m×1.5 m,主干定干高度0.6~0.8 m,每級側(cè)枝長度控制在0.4~0.6 m,樹型控制良好,林內(nèi)雜草、灌木等定期清理,并通過人工掛放蟲袋的方式接種五倍子蚜生產(chǎn)五倍子。
采集工具及試劑:捕蟲網(wǎng)(網(wǎng)口直徑30 cm)、毒瓶、鑷子、三角紙袋、采集袋、采集瓶、枝剪、白瓷盤、75%乙醇。
鑒定工具:Motic SMZ-168體視顯微鏡、舜宇0D500J體視顯微鏡。
1.3.1 樣點選設
在鹽膚木林采用五點取樣法選設5塊調(diào)查樣點,每個樣點約30 m2,包括15株鹽膚木樹。昆蟲調(diào)查:每個樣點的昆蟲調(diào)查和取樣分3個層次,一是對鹽膚木樹上的昆蟲進行采集,二是對樹下草叢中的昆蟲進行采集,三是對地面昆蟲進行采集,其中糖醋酒液法用于誘捕昆蟲,陷阱法用于采集地面昆蟲,網(wǎng)捕法用于采集樹上、林間草叢中的昆蟲。對采集到的昆蟲,根據(jù)分類類群、蟲體大小和硬度的不同,分別裝入采集瓶(內(nèi)裝80%乙醇)或采集袋中,逐一記錄和標記,帶回實驗室進行種類鑒定。
1.3.2 具體采集方法
糖醋酒液誘捕法:采用綿白糖、99.5%乙酸、無水乙醇和無菌水按體積比3∶1∶3∶80混配。自制誘捕器采用1.5 L的空礦泉水瓶制作,在距離瓶口6 cm處剪開一對長度為6 cm,寬度為6 cm的口,瓶底平鋪厚度為1 cm的脫脂棉;將配制好的糖醋酒液注入脫脂棉,使棉層呈濕潤狀態(tài),再用鐵絲在瓶口纏繞懸掛在樹枝上,誘捕器距地面的高度約為1 m。12 h后取下誘捕器并收集瓶中的昆蟲。
陷阱法:在每塊樣地內(nèi),用小鐵鍬在地上挖出一個長20 cm、寬20 cm、深30 cm的坑,坑內(nèi)放置塑料容器(用1.5 L的空礦泉水瓶制作),用土壤填平容器外圍,使容器開口與地面平齊。為防止落入的昆蟲逃逸,瓶內(nèi)預先注入2 cm清水。24 h后取回,收集容器內(nèi)的昆蟲。
掃網(wǎng)法:每塊樣地用捕蟲網(wǎng)在樹干的不同方向掃10網(wǎng),往返各掃5網(wǎng),為一次采集量,用毒瓶毒死網(wǎng)中的昆蟲后收集。
1.3.3 調(diào)查時間
調(diào)查從7月中旬到9月中旬,每隔15~20 d調(diào)查1次,共調(diào)查5次。
1.4.1 昆蟲類群劃分
害蟲:對鹽膚木人工林造成為害的昆蟲。
中性昆蟲:對倍蚜或其他害蟲沒有取食或攻擊現(xiàn)象,未對鹽膚木或蟲癭造成危害的昆蟲。
天敵昆蟲:在鹽膚木人工林中控制害蟲發(fā)生和蔓延的昆蟲。
1.4.2 昆蟲標本鑒定
昆蟲標本依據(jù)昆蟲圖譜圖鑒、檢索表、昆蟲志書等分類文獻鑒定,或?qū)φ绽ハx標本鑒定,難于鑒定的標本請昆蟲分類專家?guī)椭b定。
對所有采集到的昆蟲根據(jù)形態(tài)特征進行種類鑒定,分別統(tǒng)計數(shù)量,分析每個種類的數(shù)量、比例和多樣性指數(shù)等。
其中,S為物種數(shù);N為所有物種的個體數(shù)之和。
其中,Pi為第i個類群的個體數(shù)占群落總個體數(shù)的比例。
其中,S為群落內(nèi)的物種數(shù),H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)。
本次調(diào)查共采集昆蟲1 581頭,隸屬于8目34科60種,分別為鞘翅目(Coleoptera)、半翅目(Hemiptera)、直翅目(Orthoptera)、膜翅目(Hymenoptera)、雙翅目(Diptera)、脈翅目(Neuroptera)、螳螂目(Mantodea)和蜚蠊目(Blattaria),隸屬于跳甲科(Alticinae)、葉蟬科(Cicadellidae)、螻蛄科(Gryllotalpidae)、繭蜂科(Braconidae)、果蠅科(Drosophilidae)、草蛉科(Chrysopidae)、螳螂科(Mantidea)和蜚蠊科(Blattidae)等34科。
鹽膚木人工林中昆蟲可分為害蟲、天敵昆蟲和中性昆蟲3個亞群落,各亞群落種類數(shù)量分別為昆蟲總數(shù)的70.0%、18.3%和11.7%(表1)。
表 1 鹽膚木人工林的昆蟲亞群落結(jié)構(gòu)分析Table 1 Analysis of insect sub-community structure in R. chinensis forest plantations
在各類群中,害蟲亞群落有4目21科42種,包括鞘翅目、半翅目、直翅目和雙翅目,以鞘翅目葉甲科數(shù)量最多,占害蟲亞群落的25.4%;其次為直翅目蝗科(Acrididae)和蟋蟀科(Gryllidae),分別占20.5%和10.3%;第3為半翅目蝽科(Pentatomidae),占3.7%;最后為雙翅目果蠅科,占5.2%;天敵昆蟲亞群落有4目9科11種,包括雙翅目、膜翅目、螳螂目和脈翅目,以雙翅目寄生蠅科為主,其次為膜翅目姬蜂科(Ichneumonidae)和繭蜂科、螳螂目螳螂科、脈翅目草蛉科等;中性昆蟲亞群落有2目4科7種,包括蜚蠊目蜚蠊科和膜翅目蟻科(Formicidae)等(表2)。
表 2 鹽膚木人工林昆蟲類群組成Table 2 Analysis of insect composition in R. chinensis forest plantations
2.2.1 鹽膚木人工林昆蟲群落多樣性特征的時間動態(tài)
7月中旬,鹽膚木人工林害蟲、天敵昆蟲和中性昆蟲的豐富度指數(shù)均為最高,分別為5.66、2.26和1.35,隨后呈下降趨勢;害蟲亞群落和中性昆蟲亞群落8月中旬緩慢上升,9月初逐漸下降,9月中旬各個昆蟲亞群落的豐富度指數(shù)均為最低,分別為3.96、0.31和0.31(圖1)。
圖 1 鹽膚木人工林昆蟲群落Margalef豐富度指數(shù)的時間動態(tài)Fig. 1 Temporal dynamics of Margalef richness index in insect community of R. chinensis forest plantations
7月中旬,鹽膚木人工林的中性昆蟲和害蟲亞群落的多樣性指數(shù)逐漸上升,到8月初達到最高,分別為0.37和0.33,然后緩慢下降,9月中旬最低,分別為0.30和0.18;天敵昆蟲亞群落的多樣性指數(shù)7月中旬逐漸上升,8月中旬達到最高,為0.26,隨后下降,9月中旬最低,為0.11(圖2)。
圖 2 鹽膚木人工林昆蟲群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的時間動態(tài)Fig. 2 Temporal dynamics of Shannon-Wiener diversity index in insect community of R. chinensis forest plantations
鹽膚木人工林的天敵優(yōu)勢度指數(shù)較低,且一直趨于穩(wěn)定;中性昆蟲的優(yōu)勢度指數(shù)7月中旬最低,為0.01,8月初上升,達到最高值,為0.08,隨后下降;害蟲的優(yōu)勢度指數(shù)7月初到8月中旬處于下降趨勢,在8月中旬達到最低值,為0.07,隨后上升,9月初達到最高值,為0.12,然后緩慢下降(圖3)。
圖 3 鹽膚木人工林昆蟲群落Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)的時間動態(tài)Fig. 3 Temporal dynamics of Simpson dominance index in insect community of R. chinensis forest plantations
7月中旬,中性昆蟲和害蟲的均勻度指數(shù)呈上升趨勢,8月初達到最大值,分別為0.12和0.10,隨后開始呈下降趨勢;天敵昆蟲7月中旬到8月中旬均勻度指數(shù)一直上升,達到最大值,為0.09,隨后下降(圖4)。
圖 4 鹽膚木人工林昆蟲群落Pielou 均勻度指數(shù)的時間動態(tài)Fig. 4 Temporal dynamics of Pielou evenness index in insect community of R. chinensis forest plantations
2.2.2 鹽膚木人工林主要害蟲與天敵昆蟲的數(shù)量發(fā)生動態(tài)
鹽膚木人工林中害蟲亞群落的物種數(shù)量占昆蟲總數(shù)的比例最大,共有42種,占70.0%,其中個體數(shù)量較多的依次為黃偽瓢金花蟲、短角外斑腿蝗、黑頂消室葉蟬和綠盲蝽;天敵昆蟲11種,占總數(shù)的18.3%(表1),其中個體數(shù)量較多的依次為蘭黑櫛寄蠅、日本黑瘤姬蜂和紅鈴蟲甲腹繭蜂等。
從7月中旬到9月中旬,害蟲與天敵昆蟲的個體數(shù)量均呈下降趨勢,均為7月中旬數(shù)量最多、9月中旬最少,但害蟲在8月中旬有一個上升峰,而天敵昆蟲在8月上旬與中旬基本持平;同時,鹽膚木人工林中主要害蟲及天敵昆蟲的數(shù)量動態(tài)在調(diào)查的后期表現(xiàn)出相似的變化趨勢,并具有同步性(圖5)。
圖 5 鹽膚木人工林害蟲與天敵昆蟲數(shù)量的時間動態(tài)Fig. 5 Temporal dynamics of the quantity of pest and natural enemy in R. chinensis forest plantations
2.2.3 鹽膚木人工林昆蟲優(yōu)勢種時間動態(tài)
昆蟲群落中的害蟲和主要天敵昆蟲優(yōu)勢種在不同時期存在差異,優(yōu)勢種以害蟲和中性昆蟲為主。其中7月中旬的優(yōu)勢種為短角外斑腿蝗,占個體總數(shù)的15.2%,主要天敵昆蟲為蘭黑櫛寄蠅等;8月初的優(yōu)勢種為哀弓背蟻和黃偽瓢金花蟲,主要天敵昆蟲為紅鈴蟲甲腹繭蜂;8月中旬和9月初的優(yōu)勢種為哀弓背蟻但其占總數(shù)的比例呈下降趨勢,分別為15.7%和16.3%,主要天敵昆蟲分別為日本黑瘤姬蜂和蘭黑櫛寄蠅等;9月中旬的優(yōu)勢種為綠盲蝽和哀弓背蟻,分別占個體總數(shù)的25.2%和16.6%,主要天敵昆蟲為蘭黑櫛寄蠅等(圖6)。有些害蟲雖然數(shù)量不多,但在調(diào)查期內(nèi)均有發(fā)生,如黑緣條大葉蟬、黑頂消室葉蟬和錨紋二星蝽等。
圖 6 鹽膚木人工林中昆蟲的主要優(yōu)勢類群及其數(shù)量所占比例變化Fig. 6 The dominant species and quantity variance of insects in R. chinensis forest plantation
對云南省鹽津縣五倍子生產(chǎn)基地的鹽膚木人工林昆蟲進行調(diào)查和采集,發(fā)現(xiàn)7月中旬采集的昆蟲個體數(shù)量最多,9月中旬個體數(shù)量最少。優(yōu)勢種以害蟲和中性昆蟲為主,其中主要優(yōu)勢種有短角外斑腿蝗,綠盲蝽和哀弓背蟻;天敵昆蟲主要有藍黑櫛寄蠅,紅鈴蟲甲腹繭蜂和日本黑瘤姬蜂等。不同亞群落昆蟲的豐富度指數(shù)均在7月中旬達到最高,這反映了鹽膚木林昆蟲群落在7月的穩(wěn)定性較高。中性昆蟲和害蟲的多樣性指數(shù)在8月初最高,天敵昆蟲在8月中旬最高。天敵昆蟲的優(yōu)勢度指數(shù)一直趨于穩(wěn)定,說明天敵昆蟲群落處于穩(wěn)定狀態(tài),而中性昆蟲和害蟲的優(yōu)勢度指數(shù)波動較大。害蟲和中性昆蟲在8月初均勻度指數(shù)最高,天敵昆蟲8月中旬最高,表明8月鹽膚木林的物種較為豐富。
昆蟲群落多樣性特征指數(shù)是用來測定群落組織水平的重要指標,它不但反映了群落中物種的富集度、變異程度和均勻度等,而且還在不同程度上反映了不同地理、自然環(huán)境以及群落的發(fā)展狀況[9-10]。優(yōu)勢度越大,群落內(nèi)物種間個體數(shù)差異越大,其優(yōu)勢種突出,種間競爭激烈,群落處于不穩(wěn)定狀態(tài)[11-12]。多數(shù)學者認為群落多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)是否保持一致,可以說明群落的穩(wěn)定性[13-14],在本次調(diào)查中,隨著時間的變化,不同昆蟲亞群落的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)趨勢基本保持一致,說明群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。
昆蟲群落結(jié)構(gòu)與種植環(huán)境、氣候、耕作制度、用藥情況等關系密切[15-18]。通過對云南省鹽津縣的鹽膚木人工林昆蟲群落多樣性進行分析,鹽膚木人工林昆蟲群落結(jié)構(gòu)隨時間而發(fā)生變化,這主要與氣候和鹽膚木的發(fā)育期等密切相關。8月溫濕度較為適宜,鹽膚木生長較好,此時昆蟲種類和數(shù)量較多,多樣性指數(shù)較高;9月角倍成熟,對其進行采收,此時昆蟲數(shù)量和種類較少,多樣性指數(shù)也較低。
隨著五倍子人工培育技術的應用,逐漸形成了規(guī)?;纳a(chǎn),五倍子的產(chǎn)量也得到了大幅度的提高。但由于大面積集中成片的營建五倍子林,也為害蟲的發(fā)生提供了條件,從而造成五倍子林中害蟲的猖厥危害,給五倍子的生產(chǎn)發(fā)展帶來嚴重威脅。對貴州省40余個五倍子生產(chǎn)縣(市)的鹽膚木害蟲的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)主要害蟲為短角外斑腿蝗和螻蛄(Palisotde Beauvois)等,天敵昆蟲主要有大草蛉等[19]。本研究除了發(fā)現(xiàn)上述害蟲和天敵外,還發(fā)現(xiàn)數(shù)量較多的葉蟬科、蝽科害蟲和蘭黑櫛寄蠅、日本黑瘤姬蜂、紅鈴蟲甲腹繭蜂等天敵昆蟲。表明分布地的地理條件和氣候差異,在一定程度上影響了害蟲類群與天敵類群的種類、數(shù)量及其動態(tài)變化。
鹽膚木人工林中的倍蚜與害蟲都屬于昆蟲,且在生態(tài)位上有重疊,不能采用噴灑農(nóng)藥等化學防治方法來防治,因為化學防治不僅會傷害倍蚜,也會對天敵昆蟲造成傷害,只能采用林業(yè)技術措施防治和生物防治等。本研究對五倍子主產(chǎn)區(qū)鹽膚木人工林的昆蟲群落調(diào)查,發(fā)現(xiàn)害蟲和天敵昆蟲在數(shù)量上具有相似的變化趨勢,表明天敵昆蟲對害蟲具有一定的控制作用,且倍林中還有一定數(shù)量的中性昆蟲如螞蟻等,使人們對鹽膚木人工林的昆蟲種類、數(shù)量和變化有了更深入地了解,為天敵昆蟲的保護和利用、害蟲的預測預報和生態(tài)調(diào)控提供了依據(jù)。