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摘要 2013 年11 月~2014 年6月采用手拣法对九龙湖自然保护区针叶林下大型土壤动物进行采集,共获取大型土壤动物1 776只,隶属2门4纲16目。有害大型土壤动物为等翅目、直翅目、鞘翅目幼虫、鳞翅目幼虫和蚁科5类,隶属1纲(昆虫纲)5目,占个体总数的21.62%。通过了解有害大型土壤动物在不同季节的分布情况,可以对有害大型土壤动物进行防治;对有害大型土壤动物进行防治,应该采用综合防治的方法。
关键词 九龙湖自然保护区;大型土壤动物;群落结构;有害大型土壤动物
中图分类号 S185 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2014)35-12529-03
土壤动物是土壤生态系统中最重要的组成部分,它们的生命活动对土壤生态系统中其他动植物的生命活动起着重要作用。土壤动物的研究已经有上百年的历史[1],我国许多学者已在土壤动物方面的研究理论及方法方面完成大量工作,积累了许多珍贵资料[2-3]。
土壤害虫是指生活在土壤中,并以植物地下部分或植物近地面部分为食的害虫[4]。国内对土壤有害动物的研究大多集中在农业和林业方面[5-6],研究内容主要涉及害虫的种类组成、危害、综合防治、杀虫剂和耕地对害虫的影响与气候变化对害虫天敌的影响等[7-11]。鉴于大型土壤动物和有害大型土壤动物研究的特殊性,笔者将大型土壤动物生长期内存在潜在危害的害虫归为有害土壤动物[12]。由于该研究分类至“目”,所以该研究中有害类群指的就是该目中部分生活史生活在土壤中的有害大型土壤动物。笔者在肇庆市九龙湖自然保护区针叶林下进行为期一年的调查,分析了不同季度土壤动物群落的变化,为今后进一步探讨九龙湖自然保护区的土壤动物群落结构特点,为九龙湖自然保护区的保护和管理提供理论基础和技术指导。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
九龙湖自然保护区位于肇庆市鼎湖区凤凰镇,雨林面积达146 km2,湖面面积达3.67 km2,平均水深12 m,公园的湿地森林面积超过666.67 hm2,湿地长年水深0.5~1.2 m,水分和阳光充足,土壤肥沃,沼泽地、岛屿星罗棋布,各种水草、灌木、乔木生长茂盛,吸引众多动物在此栖息。九龙湖有森林生态系统、湖泊生态系统、湿地生态系统、农业生态系统等,可谓自然生态大观园。
九龙湖森林公园位于北回归线以南,属于南亚热带季风气候区。年均气温21 ℃。年平均日照时数为1 600 h,年均相对湿度80%,年平均降水量为1 878.3 mm。4~8月为雨季,月平均降水量为200 mm;11~2月为旱季,月平均降水量不足100 mm,干湿季节明显。
研究区位于九龙湖自然保护区内的针叶林(主要为马尾松)。样点1的海拔高度为81.7 m,样点2的海拔高度为82.5 m,样点3的海拔高度为87.9 m。试验地的平均海拔高度为84.0 m。土壤平均pH为6。
1.2 研究方法
1.2.1 采样时间和采样方法。
2013年11月~2014年6月,分别在针叶林内随机选取3个样地进行采样。样地采样每次设3个样方(25 cm×25 cm)(重复3次)。在0~5 cm、5~10 cm、10~15 cm土层进行采样,将各层采集所得的大型土壤动物用75%酒精灭活后带回实验室内鉴定,主要参考《中国土壤动物检索图鉴》来鉴定物种,鉴定至纲或目。
1.2.2 数据分析与处理。
使用Shannon-Wiener多样性指数(H’)、Simpson 优势度指数(C)和Pielou 均匀性指数(E)对有害大型土壤动物群落多样性进行分析,其计算公式分别为:
2 结果和分析
2.1 大型土壤动物群落特征
由表1可知,采用手拣法获得各类大型土壤动物1 776只,隶属2门4纲16目。其中,优势类群为线虫(22.64%)、蜘蛛目(21.62%)、蜚蠊目(12.33%)和蚁科(12.67%);常见类群为蜈蚣目(2.53%)、伪蝎目(3.21%)、等足目(4.39%)、弹尾目(9.80%)、等翅目(1.18%)、鞘翅目幼虫(5.91%)和鳞翅目幼虫(1.35%);稀有类群为地蜈蚣目(0.68%)、盲蛛目(0.17%)、直翅目(0.51%)、缨翅目(0.17%)和双翅目幼虫(0.84%)。4个优势类群的个体数占总个体数的69.27%,7个常见类群的个体数占总个体数28.38%,5个稀有类群的个体数占总个体数2.37%,优势类群和常见类群占总个体数的97.64%,是此次调查得到的大型土壤动物的主要类群,对九龙湖自然保护区的土壤动物群落结构特征及生态学特征起着决定性的作用。
有害大型土壤动物为等翅目、直翅目、鞘翅目幼虫、鳞翅目幼虫和蚁科5类,隶属1纲(昆虫纲)5目,占总个体数的21.62%。
由表1可知,5种有害大型土壤动物在春季,只有蚁科个体数占总数超过1%,因此在春季主要针对蚁科做好防治工作,可采用毒饵诱杀进行防治,利用蚂蚁喜欢搬食的习性,将毒饵搬入巢中,达到消灭的目的。
夏季和秋季主要有害的大型土壤动物为鞘翅目幼虫和蚁科。鞘翅目的防治已经有许多方法[13-17]。出于保护针叶林生态环境的目的,该研究偏重于物理防治,可采用灯光诱杀和器械捕杀等方法对鞘翅目进行防治。
冬季主要有害大型土壤动物为等翅目、鞘翅目幼虫、鳞翅目幼虫和蚁科4类。这4类有害大型土壤动物进入越冬状态,少活动,比较集中。因此,冬季是防治有害大型土壤动物的有利时机,可采用土壤深翻、诱杀灭虫和生物防治等多种防治方法。
2.2 群落类群数和个体数的季节动态 由表2可知,优势类群的类群数和个体数均在秋季最多;常见类群的类群数冬季最多,个体数夏季最多;稀有类群的类群数和个体数均在春季最多。 由此可见,秋季更适合大型土壤动物优势类群生活,可能与凋落物的累积有关;稀有类群双翅目幼虫个体数量在春季最高,春季针叶林气候潮湿,比较适合土壤动物交配和繁殖,相应的捕食性土壤动物也占多数,因此土壤动物类群数在春季最多;常见类群类群数在冬季最多,可能是因为冬季温度低,大型土壤动物躲在土壤中越冬,常见类群相对比较集中,个体数为38.81%,仅次于夏季(39.77%)。
2.3 群落多样性的季节动态
对大型土壤动物群落Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Simpson 优势度指数(C)和Pielou 均匀性指数(E)进行了测定。
由表3可知,类群数和个体数春季最多为15目和744只,密度春季最高,为146.96只/m2。多样性指数和均匀性指数秋季均最高,分别为2.07和0.86;优势度春季最高,为0.31。
春季针叶林有146.96只/m2大型土壤动物,密度和优势度为四季中最高,有害土壤动物5类均存在,但只有蚁科个体数占总数超过1%,笔者认为有可能是因为捕食性土壤动物的存在影响了有害土壤动物的数量,蜘蛛目和蜚蠊目等捕食性土壤动物大量存在于春季针叶林土壤环境中。
秋季的针叶林比较为适合大型土壤动物栖息,秋季落叶会造成凋落物的累积,而凋落物环境较为适宜土壤动物生存,鞘翅目幼虫在秋季个体数量最多(51),占总数的16.04%,是否凋落物的累积与鞘翅目幼虫数量多少有关,还需要进一步研究。但是,在防治方法中有利用作物或植物来诱集有害土壤动物,再进行集中灭杀的方法,所以笔者认为凋落物的累积促成了鞘翅目幼虫的聚集,可以有针对性地对鞘翅目幼虫进行防治。
2.4 群落的垂直分布 由表4可知,针叶林下的大型土壤动物类群数和个体数表聚性明显。这说明土壤表层腐殖质丰富,有机质含量较高,微生物丰富,能提供大量食物,生态条件相对较好。
由于大型土壤动物表聚现象明显,所以利用器械捕杀、灯光诱杀和土壤深翻等为有害大型土壤动物的防治提供了理论基础。
3 讨论与结论
(1)对九龙湖自然保护区针叶林下大型土壤动物的季节分布进行分析,个体数为春>夏>秋>冬,类群数为春>冬>秋>夏。春季个体数最多,其中线虫个体数为384只,占总数的51.61%,春季针叶林气候湿润,有利于线虫栖息。冬季针叶林生态环境比较严酷,大多数土壤动物在土层中越冬,所以类群数较多,个体数最少。夏季大多数土壤动物幼虫过渡到成虫,带翅的成虫迁移到其他生境中,所以类群数最少,夏季以蜘蛛目和蚁科为主的土壤动物优势类群占59.65%,蜘蛛作为捕食性昆虫,以其他土壤动物为食,可以利用蜘蛛来控制有害土壤动物的数量,因此在夏季应保护好蜘蛛,为蜘蛛提供更好的栖息场所。
(2)对有害土壤动物的防治,应该采用综合防治的方法,防治方法有物理防治、化学防治和生物防治,每一种防治方法都有自己的优缺点,只有掌握了有害土壤动物的生物习性和季节动态,对症下药才能事半功倍。
(3)该研究只将大型土壤动物分类到目,在今后研究中将分类到科,同时加强对有害土壤动物的属种组成、群落结构和季节动态的研究,以全面了解有害土壤动物的种类组成和变化,为有害土壤动物的防治提供理论依据。
了解有害大型土壤动物在不同季节的分布情况,可以有的放矢地防治有害大型土壤动物。对有害大型土壤动物的防治,应该采用综合防治的方法。
参考文献
[1] 土壤动物研究方法手册编写组.土壤动物研究方法手册[M].北京:中国林业出版社,1998.
[2] 尹文英.中国土壤动物[M].北京:科学出版社,2000.
[3] 尹文英.中国土壤动物检索图鉴[M].北京:科学出版社,2000.
[4] 陈建明,俞晓平,陈列忠,等.我国地下害虫的发生为害和治理策略[J].浙江农业学报,2004,16(6):389-394.
[5] 龚宁,吴愿兵,朱小兵.崇明地区林木主要害虫及天敌调查初报[J].中国森林病虫,2009,28(1):27-29.
[6] 李捷,冯丽芳.农业害虫物理防治研究进展[J].山西农业科学,2007,35(7):67-70.
[7] WATERS W E.A comprehensive approach to monitoring in management systems for forest pests[J].Forest Ecology and Management,1986,15(1):3-21.
[8] WINDER G H,DEWAR A M,DUNNING R A.Comparisons of granular pesticides for the control of soil-inhabiting arthropod pests of sugar beet[J].Crop Protection,1993,12(2):148-154.
[9] THOMSON L J,MACFADYEN S,HOFFMANN A A.Predicting the effects of climate change on natural enemies of agricultural pests[J].Biological Control,2010,52:296-306.
[10] GAMLIEL A,AUSTERWEIL M,KRITZMAN G.Nonchemical approach to soilborne pest management)organic amendments[J].Crop Protection,2000,19:847-853.
[11] 张利军,梁丽君.城市园林植物害虫调查及无公害防除[J].山西农业科学,2009,37(2):56-59.
[12] 方芳芳,由文辉,蒋跃,等.上海外环绿地闵行段不同植被类型下土壤有害动物的群落结构[J].长江流域资源与环境,2010,19(Z2):28-33.
[13] 李晨霖,叶可可,黄志君.桑树鞘翅目主要害虫的研究进展[J].广东蚕业,2014,48(1):39-43.
[14] 敖礼林.害虫天牛综合高效防治[J].特种经济动植物,2010(6):54-55.
[15] 王艳秀,杜秀芹.枣粮间作田金龟子发生规律的初步研究[J].山东农业科学,2012,44(7):108-109.
[16] 张杰,宋福平,李长友,等.杀鞘翅目害虫高毒力Bt基因cry3Aa7的分离克隆及表达研究[J].中国农业科学,2002,35(6):650-653.
[17] 刘珍.花生田蛴螬暴发原因分析及防治对策[J].植物技术与推广,2003,23(7):7-9.
关键词 九龙湖自然保护区;大型土壤动物;群落结构;有害大型土壤动物
中图分类号 S185 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2014)35-12529-03
土壤动物是土壤生态系统中最重要的组成部分,它们的生命活动对土壤生态系统中其他动植物的生命活动起着重要作用。土壤动物的研究已经有上百年的历史[1],我国许多学者已在土壤动物方面的研究理论及方法方面完成大量工作,积累了许多珍贵资料[2-3]。
土壤害虫是指生活在土壤中,并以植物地下部分或植物近地面部分为食的害虫[4]。国内对土壤有害动物的研究大多集中在农业和林业方面[5-6],研究内容主要涉及害虫的种类组成、危害、综合防治、杀虫剂和耕地对害虫的影响与气候变化对害虫天敌的影响等[7-11]。鉴于大型土壤动物和有害大型土壤动物研究的特殊性,笔者将大型土壤动物生长期内存在潜在危害的害虫归为有害土壤动物[12]。由于该研究分类至“目”,所以该研究中有害类群指的就是该目中部分生活史生活在土壤中的有害大型土壤动物。笔者在肇庆市九龙湖自然保护区针叶林下进行为期一年的调查,分析了不同季度土壤动物群落的变化,为今后进一步探讨九龙湖自然保护区的土壤动物群落结构特点,为九龙湖自然保护区的保护和管理提供理论基础和技术指导。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
九龙湖自然保护区位于肇庆市鼎湖区凤凰镇,雨林面积达146 km2,湖面面积达3.67 km2,平均水深12 m,公园的湿地森林面积超过666.67 hm2,湿地长年水深0.5~1.2 m,水分和阳光充足,土壤肥沃,沼泽地、岛屿星罗棋布,各种水草、灌木、乔木生长茂盛,吸引众多动物在此栖息。九龙湖有森林生态系统、湖泊生态系统、湿地生态系统、农业生态系统等,可谓自然生态大观园。
九龙湖森林公园位于北回归线以南,属于南亚热带季风气候区。年均气温21 ℃。年平均日照时数为1 600 h,年均相对湿度80%,年平均降水量为1 878.3 mm。4~8月为雨季,月平均降水量为200 mm;11~2月为旱季,月平均降水量不足100 mm,干湿季节明显。
研究区位于九龙湖自然保护区内的针叶林(主要为马尾松)。样点1的海拔高度为81.7 m,样点2的海拔高度为82.5 m,样点3的海拔高度为87.9 m。试验地的平均海拔高度为84.0 m。土壤平均pH为6。
1.2 研究方法
1.2.1 采样时间和采样方法。
2013年11月~2014年6月,分别在针叶林内随机选取3个样地进行采样。样地采样每次设3个样方(25 cm×25 cm)(重复3次)。在0~5 cm、5~10 cm、10~15 cm土层进行采样,将各层采集所得的大型土壤动物用75%酒精灭活后带回实验室内鉴定,主要参考《中国土壤动物检索图鉴》来鉴定物种,鉴定至纲或目。
1.2.2 数据分析与处理。
使用Shannon-Wiener多样性指数(H’)、Simpson 优势度指数(C)和Pielou 均匀性指数(E)对有害大型土壤动物群落多样性进行分析,其计算公式分别为:
2 结果和分析
2.1 大型土壤动物群落特征
由表1可知,采用手拣法获得各类大型土壤动物1 776只,隶属2门4纲16目。其中,优势类群为线虫(22.64%)、蜘蛛目(21.62%)、蜚蠊目(12.33%)和蚁科(12.67%);常见类群为蜈蚣目(2.53%)、伪蝎目(3.21%)、等足目(4.39%)、弹尾目(9.80%)、等翅目(1.18%)、鞘翅目幼虫(5.91%)和鳞翅目幼虫(1.35%);稀有类群为地蜈蚣目(0.68%)、盲蛛目(0.17%)、直翅目(0.51%)、缨翅目(0.17%)和双翅目幼虫(0.84%)。4个优势类群的个体数占总个体数的69.27%,7个常见类群的个体数占总个体数28.38%,5个稀有类群的个体数占总个体数2.37%,优势类群和常见类群占总个体数的97.64%,是此次调查得到的大型土壤动物的主要类群,对九龙湖自然保护区的土壤动物群落结构特征及生态学特征起着决定性的作用。
有害大型土壤动物为等翅目、直翅目、鞘翅目幼虫、鳞翅目幼虫和蚁科5类,隶属1纲(昆虫纲)5目,占总个体数的21.62%。
由表1可知,5种有害大型土壤动物在春季,只有蚁科个体数占总数超过1%,因此在春季主要针对蚁科做好防治工作,可采用毒饵诱杀进行防治,利用蚂蚁喜欢搬食的习性,将毒饵搬入巢中,达到消灭的目的。
夏季和秋季主要有害的大型土壤动物为鞘翅目幼虫和蚁科。鞘翅目的防治已经有许多方法[13-17]。出于保护针叶林生态环境的目的,该研究偏重于物理防治,可采用灯光诱杀和器械捕杀等方法对鞘翅目进行防治。
冬季主要有害大型土壤动物为等翅目、鞘翅目幼虫、鳞翅目幼虫和蚁科4类。这4类有害大型土壤动物进入越冬状态,少活动,比较集中。因此,冬季是防治有害大型土壤动物的有利时机,可采用土壤深翻、诱杀灭虫和生物防治等多种防治方法。
2.2 群落类群数和个体数的季节动态 由表2可知,优势类群的类群数和个体数均在秋季最多;常见类群的类群数冬季最多,个体数夏季最多;稀有类群的类群数和个体数均在春季最多。 由此可见,秋季更适合大型土壤动物优势类群生活,可能与凋落物的累积有关;稀有类群双翅目幼虫个体数量在春季最高,春季针叶林气候潮湿,比较适合土壤动物交配和繁殖,相应的捕食性土壤动物也占多数,因此土壤动物类群数在春季最多;常见类群类群数在冬季最多,可能是因为冬季温度低,大型土壤动物躲在土壤中越冬,常见类群相对比较集中,个体数为38.81%,仅次于夏季(39.77%)。
2.3 群落多样性的季节动态
对大型土壤动物群落Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Simpson 优势度指数(C)和Pielou 均匀性指数(E)进行了测定。
由表3可知,类群数和个体数春季最多为15目和744只,密度春季最高,为146.96只/m2。多样性指数和均匀性指数秋季均最高,分别为2.07和0.86;优势度春季最高,为0.31。
春季针叶林有146.96只/m2大型土壤动物,密度和优势度为四季中最高,有害土壤动物5类均存在,但只有蚁科个体数占总数超过1%,笔者认为有可能是因为捕食性土壤动物的存在影响了有害土壤动物的数量,蜘蛛目和蜚蠊目等捕食性土壤动物大量存在于春季针叶林土壤环境中。
秋季的针叶林比较为适合大型土壤动物栖息,秋季落叶会造成凋落物的累积,而凋落物环境较为适宜土壤动物生存,鞘翅目幼虫在秋季个体数量最多(51),占总数的16.04%,是否凋落物的累积与鞘翅目幼虫数量多少有关,还需要进一步研究。但是,在防治方法中有利用作物或植物来诱集有害土壤动物,再进行集中灭杀的方法,所以笔者认为凋落物的累积促成了鞘翅目幼虫的聚集,可以有针对性地对鞘翅目幼虫进行防治。
2.4 群落的垂直分布 由表4可知,针叶林下的大型土壤动物类群数和个体数表聚性明显。这说明土壤表层腐殖质丰富,有机质含量较高,微生物丰富,能提供大量食物,生态条件相对较好。
由于大型土壤动物表聚现象明显,所以利用器械捕杀、灯光诱杀和土壤深翻等为有害大型土壤动物的防治提供了理论基础。
3 讨论与结论
(1)对九龙湖自然保护区针叶林下大型土壤动物的季节分布进行分析,个体数为春>夏>秋>冬,类群数为春>冬>秋>夏。春季个体数最多,其中线虫个体数为384只,占总数的51.61%,春季针叶林气候湿润,有利于线虫栖息。冬季针叶林生态环境比较严酷,大多数土壤动物在土层中越冬,所以类群数较多,个体数最少。夏季大多数土壤动物幼虫过渡到成虫,带翅的成虫迁移到其他生境中,所以类群数最少,夏季以蜘蛛目和蚁科为主的土壤动物优势类群占59.65%,蜘蛛作为捕食性昆虫,以其他土壤动物为食,可以利用蜘蛛来控制有害土壤动物的数量,因此在夏季应保护好蜘蛛,为蜘蛛提供更好的栖息场所。
(2)对有害土壤动物的防治,应该采用综合防治的方法,防治方法有物理防治、化学防治和生物防治,每一种防治方法都有自己的优缺点,只有掌握了有害土壤动物的生物习性和季节动态,对症下药才能事半功倍。
(3)该研究只将大型土壤动物分类到目,在今后研究中将分类到科,同时加强对有害土壤动物的属种组成、群落结构和季节动态的研究,以全面了解有害土壤动物的种类组成和变化,为有害土壤动物的防治提供理论依据。
了解有害大型土壤动物在不同季节的分布情况,可以有的放矢地防治有害大型土壤动物。对有害大型土壤动物的防治,应该采用综合防治的方法。
参考文献
[1] 土壤动物研究方法手册编写组.土壤动物研究方法手册[M].北京:中国林业出版社,1998.
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[9] THOMSON L J,MACFADYEN S,HOFFMANN A A.Predicting the effects of climate change on natural enemies of agricultural pests[J].Biological Control,2010,52:296-306.
[10] GAMLIEL A,AUSTERWEIL M,KRITZMAN G.Nonchemical approach to soilborne pest management)organic amendments[J].Crop Protection,2000,19:847-853.
[11] 张利军,梁丽君.城市园林植物害虫调查及无公害防除[J].山西农业科学,2009,37(2):56-59.
[12] 方芳芳,由文辉,蒋跃,等.上海外环绿地闵行段不同植被类型下土壤有害动物的群落结构[J].长江流域资源与环境,2010,19(Z2):28-33.
[13] 李晨霖,叶可可,黄志君.桑树鞘翅目主要害虫的研究进展[J].广东蚕业,2014,48(1):39-43.
[14] 敖礼林.害虫天牛综合高效防治[J].特种经济动植物,2010(6):54-55.
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