菜田土壤节肢动物类群结构与数量动态研究

JournalofSouthChinaAgriculturalUniversity　　Vol.23,No.1　　　Jan.2002　

文章编号:1001-411X(2002)01-0027-04

菜田土壤节肢动物类群结构与数量动态研究

侯有明1,庞雄飞2,梁广文2

(1福建农林大学植保学院,福建福州350002;2华南农业大学昆虫生态研究室,广东广州510642)

摘要:系统调查表明,菜田土壤节肢动物类群包括昆虫9目18科35种;蜱螨目3种;真螨目1种;蜘蛛3科6种.优势类群主要是紫跳虫HypogasturacommubisFolsom、菜白棘跳虫OnychiurusfolsomiSchaffer和甲螨.对不同层次土壤节肢动物多样性的变化分析表明,以5～10cm层次的物种数多,多样性指数较大.同时,不同季节和不同蔬菜种类土壤节肢动物多样性差异较大,其决定因素主要为优势集中性指数和物种均匀性的变化.关键词:菜田;土壤节肢动物;多样性;优势集中性中图分类号:S43613　　　　　　　文献标识码:A

　　菜田中的一些节肢动物种类昼夜性或季节性往返于土壤与植株之间,全部或发育的某一阶段栖居于土壤中.如菜田的黄曲条跳甲Phyllotretastriolata(F.),其成虫在地上部猖獗为害,主要取食叶片,而其幼虫在土壤中为害蔬菜的根部,容易造成缺苗、毁苗现象.蔬菜品种多,生产周期短,种收茬口不一,菜地交错、间套频繁而使菜田的生态条件极不稳定,造成土壤节肢动物的种类结构和数量变化较为复杂[1].有关菜田节肢动物多样性动态的研究较多[2～4],对菜地土壤动物群落生态学也进行过研究[5].对其他农业生态系统土壤动物及农药对土壤动物群落的影响亦有研究报道[6,7].本文于1997～1999年对深圳生态村菜田土壤节肢动物的物种组成、数量分布,不同蔬菜种类对土壤节肢动物物种结构的影响,及不同土壤层次的种类和数量变动进行系统研究,为菜田主要害虫的生态控制提供理论依据.

昆虫病毒、施用病原线虫和异源植物次生物质控制主要害虫的为害.该区环境已有明显的改善,主要害虫发生为害明显减轻.113　大田系统调查

在每个处理区随机取样9点,每点分2种方法取样,一种是用小铲取样15cm×15cm,以5cm深度连续等距离取样3层,用肉眼观察记载大型土壤节肢动物的种类、年龄结构与数量;另一种是采用柱型分层取样器(h=15cm,d=8cm;分0～5、5～10、10～15cm3层),按不同层次取回土样,带回室内用干漏斗法烤虫,烤至土干为止(一般为6～7h),分离出小型土壤节肢动物种类,在解剖镜下分类鉴定其种类、年龄结构与数量,一般鉴定到科或属.每7d调查取样1次.

2　结果与分析

2.1　菜田土壤节肢动物物种组成与数量动态分析

1　研究方法

1.1　调查的蔬菜种类

据1997年10月至1999年1月对深圳碧岭生态村菜田土壤节肢动物的系统调查,共获得土壤昆虫35种,隶属9目18科;蜱螨目3种,真螨目1种;蜘蛛3科6种(表1).菜田土壤节肢动物的优势类群(个

菜心(BrassicaparachinensisBailey);奶白(Brassi2

casp.);花椰菜(B.oleraceaL.var.botrytisL.);萝卜(RaphanussativusL.);菜豆(PhaseolusvulgarisL.var.humiisAlef.);豌豆苗(PisumsativumL.).1.2　调查样地

体数量占总捕量的10%以上)主要是弹尾目和蜱螨目2类,在弹尾目中以跳虫科的紫跳虫Hypogastura

commubisFolsom和棘跳虫科的菜白棘跳虫OnychiurusfolsomiSchaffer的数量最大,分别占该类的54168%和

试验在深圳龙岗生态村及其附近菜场进行.龙

岗生态村菜场不使用化学杀虫杀螨剂,应用烟草、12170%;蜱螨目中以甲螨类的数量最大,占该类的NH4HCO3等处理土壤,降低土壤中主要害虫基数;对87132%.常见类群(个体数量占总捕量的1%～主要害虫实施生态控制,主要包括释放赤眼蜂、喷施

10%)有4类,主要是鞘翅目的黄曲条跳甲幼虫、拟

　收稿日期:2001-04-16　　　　作者简介:侯有明(1966-),男,副教授,博士.

基金项目:国家自然科学基金(39870441和30070503);中国博士后基金(2000);福建省自然科学基金(B0020002);福建省科委

(97-Z-220);福建省教育厅(K20031)等资助课题

　　28华　南　农　业　大　学　学　报第23卷

步甲类、同翅目的蚜虫类、等翅目蚁类和蜘蛛类等.由此可见,菜田土壤节肢动物优势类群和常见类群大多是小型土壤昆虫,个体数量大,前者占全捕量的82152%,后者占全捕量的16157%,此类群构成了菜田土壤节肢动物的基本成分.稀有类群(个体数量占总捕量的1%以下)有6类,占总类群数的50%,但其个体数仅占总个体数的0191%,其中又以鞘翅目的叶甲类幼虫、隐翅虫、步甲幼虫等的生物量大,分布较为广泛,且多为捕食性昆虫,在土壤节肢动物的食物链及其物质和能量转化中起着重要的作用.

2.2　菜田土壤节肢动物多样性的季节变化

菜心田土壤节肢动物类群不同季节的动态变化明显(表2),即在3～5月间,物种数逐渐增多,均匀性较高,优势度较小,多样性指数值处于较高的水平;在6～9月间,物种数明显减少,且其优势度较高,均匀性较小,因而其多样性指数值保持在较低的水平;但在9月份以后到次年3月,物种数明显增多,均匀性和多样性指数处于较高的水平.可见,菜心田土壤节肢动物物种多样性的变化与不同季节的气候条件的变化关系密切.

表1　菜田土壤节肢动物类群物种组成(深圳龙岗,1997～1999)Tab.1　Speciescomponentsofsoilarthropodinvegetablefields(Longgang,Shenzhen)

目order

弹尾目Collembola等翅目Isoptera革翅目Dermaptera同翅目Homptera半翅目Hemiptera鞘翅目Coleoptera鳞翅目Lepidoptera双翅目Diptera膜翅目Hymenoptera蜱螨目Acarinaa真螨目Acariformes蜘　蛛Spider合　计total

科family

科数familynumber

42111412231325

种specie种数speciesnumber

831221313231645

相对丰富度

relativerichness/%

72135315001013175010131380102018301021011701025194100

171786167212241444144281892122616741446167212213133100

比率rate/%1684441648812412100

比率rate/%

表2　不同季节菜心田土壤节肢动物多样性特征1)(深圳龙岗,1997～1999)

Tab.2　Characteristicsofsoilarthropodcommunityinvegetablefieldsindifferentseasons(Longgang,Shenzhen)

年

year1997

月

month1011

12134567891011121物种数speciesnumber(S)

1913171914161812691720171821个体总数individualnumber(N)

12417527633410041565681451213234314284多样性diversity(H′)

219831042141215921392194311421011108213021972147219621142164均匀性evenness(E)

017801820159016101630173017501560142017201730187017401570169优势度dominance(d)

013901300154014201510125013101480185015101440132013801510147优势度数dominance(C)

012701160131012401300117011701340168013101230122011801300122优势种类dominance

)

species2

1,2,31,2,31,21,21,21,2,31,2,344441,2,31,2,31,21,21998

1999　1)H′为Shannon2Wiener多样指数[8,9],d为Berger2Parker优势度指数[10],C为Simpson优势集中性指数[11];2)优势种类1为紫跳虫,2为菜白棘跳虫,3为黄曲条跳甲,4为甲螨

第1期侯有明等:菜田土壤节肢动物类群结构与数量动态研究　　　29

213　菜田土壤节肢动物物种垂直分布规律

据不同层次土壤节肢动物多样性特征分析表明

(表3),物种在不同层次间的分布差异较大.在地表层(0～5cm),虽然个体数量较多,但优势种类明显,优势度指数值较高,均匀性小,因而其多样性指数值较小;而在5～10cm层次,物种最为丰富,均匀性较高,优势度较小,其多样性指数值较高;在10～15cm层,虽然物种数较少,但均匀性最高,优势度最小,因而其多样性指数值也处于较高的水平.同时,不同优势类群在菜田不同层次的比例差异较大,且以弹尾目的紫跳虫、鞘翅目天敌、螨类的差异最为显著.在不同层次的优势类群中,以0～5cm层的优势类群最

为明显,其中紫跳虫、菜白棘跳虫、黄曲条跳甲和甲螨类的数量较大,分别占该类群总量的81198%、39193%、56198%和40176%;在5～10cm层,优势类群以菜白棘跳虫、鞘翅目幼虫类、蜘蛛类为主,分别占该类群总量的39124%、59106%和49158%;而在10～15cm层,物种分布均匀,无明显的优势类群.214　不同蔬菜种类田土壤节肢动物结构特征

蔬菜种类、生长周期、郁闭程度对土壤节肢动物类群均有较大影响(表4),在6类菜田中以花椰菜田的节肢动物种类最多,萝卜田次之,而以菜豆和豌豆苗田的物种数最小;个体总量也同样具有类似的变化,但豌豆苗田的个体总量较大;在物种分布均匀性

表3　菜田土壤不同层次节肢动物物种的特征变化1)(深圳龙岗,1997～1999)

Tab.3　Characteristicsofsoilarthropodcommunityinvegetablefieldsindifferentlevels(Longgang,Shenzhen)

层　次

differentlevels

0～5cm5～10cm10～15cm

物种数speciesnumber(S)

273024

个体总数individualnumber(N)

3112

多样性diversity

)(H′

215245313990315688

均匀性

evenness(E)

015309016927017784

优势度dominance(d)

011542012723011839

优势度数dominance(C)

013060011448011148

优势种类dominance

)

species2

1,2,3,42,5,6

　388　232

不显著

　1)H′为Shannon2Wiener多样性指数[8,9],E为均匀度指数[8,9],d为Berger2Parker优势度指数[10],C为Simpson优势集中性指数[10];2)优势种类1紫跳虫,2菜白棘跳虫,3黄曲条跳甲,4甲螨,5鞘翅目天敌,6蜘蛛类

表4　不同蔬菜种类田土壤节肢动物结构特征变化1)(深圳龙岗,1997～1999)

Tab.4　Characteristicsofsoilarthropodcommunityindifferentvegetablevarietiesfields(Longgang,Shenzhen)

蔬菜种类

vegetablevarieties

物种数speciesnumber(S)

222426182820

个体总数individualnumber(N)

241824882685143231472623

多样性diversity

)(H′

217463311124312716212132216847215068

均匀性

evenness(E)

017332016867017265015318016432016323

优势度dominance(d)

012112012814013142015113013314014211

优势度数dominance(C)

011717012131012837013622011928012369

优势种类dominance

)

species2

1,2,3,41,2,32,3,41,2,41,2,31,2,4

菜　心Chinesecabbage奶　白Pakchoi萝　卜Radish菜　豆Frenchbeans花椰菜Cauliflower豌豆苗Peaseedling

　1)H′为Shannon2Wiener多样性指数[8,9],E为均匀度指数[8,9],d为Berger2Parker优势度指数[10],C为Simpson优势集中性指数[10];2)优势种类1紫跳虫,2菜白棘跳虫,3黄曲条跳甲,4甲螨

中,以菜心和萝卜田的物种均匀性最高,优势度和优势度指数值最低,而以花椰菜和豌豆苗田的均匀性最小,优势度和优势度指数最高;在多样性指数中,以花椰菜和萝卜田的多样性指数值最高,以菜豆和豌豆苗田的多样性指数最低;在优势种类中,以菜心、菜豆和豌豆苗田的优势物种明显,但其优势物种的组成有一定的差异.这主要是与不同蔬菜种类田间的郁闭程度等有关,在花椰菜和萝卜田中,其郁闭程度较高,生长周期较长,生境相对比较稳定,因而土壤节肢动物类群多样性较高,在菜豆和豌豆苗田中,郁闭程度较低,生长周期较短,因而其多样性指

数值较低.

3　讨论

本研究表明,相对于其他农业生态系统,菜田土壤节肢动物类群的物种也是相当丰富的,且不同蔬菜种类上节肢动物类群的组成差异较大.提高菜田土壤节肢动物类群多样性的途径主要是增加物种数和提高物种分布的均匀性.同时,在菜田土壤节肢动物中,真正对蔬菜造成为害的种类是极少数的,而大多数节肢动物是有益或中性的,其相互作用、相互影响而形成菜田土壤节肢动物类群的动态变化.化学

　　30华　南　农　业　大　学　学　报第23卷

杀虫剂对菜田土壤节肢动物的影响是相当明显的,尤其是对天敌类、蜘蛛类的影响最为显著[1,7],化学杀虫剂的施用使菜田优势害虫的种群趋势指数不断提高,天敌的自然控制作用降低,从而使得优势害虫的为害更为猖獗[1].目前应用化学杀虫剂的菜田,土壤节肢动物物种稀少,多样性指数较低,这是同长期、大量的施用化学杀虫剂有直接的关系,而这正是限制菜田实现害虫的全生物防治和生态控制的主要因素.因此,限制化学杀虫剂的使用,恢复由于化学杀虫剂大量使用而破坏了的菜田土壤环境,逐步增强天敌对优势害虫的控制能力,使优势害虫的优势集中性逐步降低,节肢动物类群的结构更趋合理,这在菜田害虫生态控制中有着十分重要的作用.

参考文献:

[1]　侯有明.菜田生物群落与叶菜类主要害虫生态控制研[3]　王金福,李真峰.杭州市郊区主要蔬菜害虫群落结构的

研究[J].生态学报,1996,8(1):78-85.

[4]　侯有明,尤民生,庞雄飞,等.菜田节肢动物类群结构与

数量动态[J].福建农业大学学报,2000,29(3):323-328.

[5]　路有成,王宗英,罗爱武,等.安徽沿江城郊蔬菜地土壤

动物群落生态学研究[J].应用生态学报,1997,8(1):70

-76.

[6]　王宗英,路有成.长江南岸(安徽段)农业生态系统土壤

动物群落结构初步研究[J].生态学杂志,1988,7(3):12

-17.

[7]　王振中,张友梅,夏卫生,等.有机磷农药对土壤动物群落结构的影响研究[J].生态学报,1996,16(4):357-366.[8]　庞雄飞,尤民生.昆虫群落生态学[M].北京:中国农业

出版社,1995.77-103.

[9]　HILLMO.Diversityandevenness:Aunifyingnatativeand

itsconsequences[J].Ecology,1973,54(2):427-432.[10]　侯有明,车均义.油菜田昆虫群落结构及其害虫防治

究[D].广州:华南农业大学,1999.

[2]　赵志模,刘映红,张昌伦.重庆市郊不同种植制度菜地

昆虫群落结构研究[J].植物保护学报,1994,21(1):39

-45.

策略研究[J].西北农业学报,1998,7(2):51-54.

[11]　MCNAUGHTONSJ.Stabilityanddiversityingrasslandcom2

munties.Nature,1979,279:351-352.

StudyontheStructureandFaunaDynamicofSoilArthropod

CommunitiesinVegetableFields

HOUYou2ming1,PANGXiong2fei2,LIANGGuang2wen2

(1CollegeofPlantProtection,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China;

2LaboratoryofInsectEcology,SouthChinaAgric.Univ.,Guangzhou510642,China)

Abstract:Byasystematicinvestigation,itwasfoundthatthesoilarthropodinvegetablefieldsinShenzhenincluded9or2ders,18families,35speciesofinsects,3families,3speciesofAcarina,1specieofAcariformeand3families,6speciesofspiders.ThedominantspecieswereHypogasturacommubisFolsom,OnychiurusfolsomiSchaffer,andCanestriniidae.Accordingtotheanalyzeddiversityofdifferentsoillevels,thespeciesnumberandarthropoddiversityat5-10cmdepthwerehigh.Atthesametime,thestructuresofarthropodspeciesanddiversitycharacteristicsindifferentseasonsandvegetablevarietiesweresignificantdifferent.Theindexofarthropoddiversitywasmainlydeterminedbythedominantconcentratorindexandspeciesevenness.

Keywords:vegetablefields;soilarthropod;diversity;dominantconcentrator

【责任编辑　周志红】