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延川不同类型枣园蜘蛛群落多样性研究

2017-04-12刘长海曹文文段秋艳苑彩霞陈宗礼

林业与生态科学 2017年1期
关键词:枣园样地蜘蛛

刘长海,曹文文,段秋艳,苑彩霞,陈宗礼

(1 延安大学 生命科学学院,陕西 延安 716000;2 陕西省红枣重点实验室,陕西 延安 716000;

延川不同类型枣园蜘蛛群落多样性研究

刘长海1,2,曹文文1,段秋艳3,苑彩霞1,陈宗礼2

(1 延安大学 生命科学学院,陕西 延安 716000;2 陕西省红枣重点实验室,陕西 延安 716000;

3 陕西省绥德县义合中学,陕西 榆林 718002)

蜘蛛是枣园生态系统中重要的天敌之一,研究枣园蜘蛛群落的多样性可为枣园害虫生物防治提供应用基础数据。2014年5月至10月,在延川县北村和庄头村选择4个不同管理模式的枣园样地,采用扣管法和扫网法相结合的方式进行采样,共获取蜘蛛134头,隶属于7科,其中园蛛科、蟹蛛科、逍遥蛛科、猫蛛科为优势科,狼蛛科、跳蛛科和平腹蛛科为常见类群。数据表明,评价范围内枣园的丰富度指数(dma)和多样性指数(H)较高,而其多样性指数(D)和均匀度指数(J)较低,反映出蜘蛛对不同管理模式枣园生态系统的响应;5月到7月蜘蛛数量相对稳定,7月到8月上升趋势明显,8月下旬到10月上旬开始下降;自然生长的平地枣园样地蜘蛛多样性要高于杂草单一或人工管理的其他样地,人为干扰少、相对潮湿的生态环境,更有利于蜘蛛栖息生活。

蜘蛛群落;多样性;枣园

蜘蛛是常见的中小型或极小型动物,隶属于节肢动物门(Arthropoda)蛛形纲(Arachnida)蜘蛛目(Araneae)[1]。蜘蛛个体数量的丰富性和物种的多样性直接反映了其栖息地的生物多样性,在维持农林生态系统稳定中的作用不容忽视[2]。蜘蛛在枣园生态系统中种群大、数量多,是重要的天敌类群,在枣园害虫生态调控方面可发挥重要功能。退耕还林工程实施以来,国家把枣树定为退耕还林的主要经济和生态树种之一,进行大力栽培[3]。由于枣树的大规模集中种植,加之气候条件变化以及果农生态防控意识不强,使得枣园虫害变得越来越严重,成为制约陕北枣业可持续健康发展的主要“瓶颈”之一。探索枣树有害生物生态防治成为该区域枣业优化升级需要重点解决的问题。因此,保护枣园蜘蛛资源及其物种多样性,利用蜘蛛控制枣园虫害,做到以虫治虫具有重要价值。近年来,我国开展了一些枣园蜘蛛群落多样性的研究[4-7],但有关陕北枣园的研究鲜有报道。研究陕北枣园中蜘蛛群落结构组成的变化规律,对指导陕北枣区建立科学的生态枣园管理技术具有重要作用。为此,以陕北不同类型枣园生态系统为研究对象,通过对蜘蛛定时、定位、定量观测和分析,探讨生态枣园蜘蛛群落结构特征,旨在为利用蜘蛛天敌控制虫害及建构以生物防治为主的综合防治体系提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样地概况与设计

样地概况:延川县位于陕西省北部,延安地区东北部,东经109°36′20″~110°26′44″,北纬36°37′15″~37°5′55″,属黄土高原丘陵沟壑区,平均海拔850 m,温带大陆性季风气候。年平均气温10.6℃,年日照时长2 558 h,无霜期185 d,常年降水量不足500 mm。

样地设计:延川县延水关镇庄头村和北村的4个枣园样地作为试验点。北村2个样地标记为1号样地和2号样地,庄头村2个样地标记为3号样地和4号样地。

1号样地:平地,自然生长无人工管理,杂草较多,种植骏枣(Ziziphusjujuba‘Junzao’)。

2号样地:平地,人工管理,无杂草,种植骏枣。

3号样地:山地黄绵土,种植狗头枣(Z.jujuba‘Goutouzao’),阳坡,坡度约为40°,树龄一般在7~9 a,杂草较为单一。

4号样地:山地黄绵土,种植狗头枣,阴坡,坡度约为45°,树龄一般在7~9 a,无杂草。

1.2 采样时间与方法

采样时间:2014年5月至10月,共采集5次,时间分别是5月8日、5月28日、7月20日、8月26日、10月1日。

采集方法:在4种不同管理类型的枣园样地中,按棋盘式取样法,在每个样地选择有代表性的5个样点,东、南、西、北、中5个方位,每点1棵树。树冠上蜘蛛个体的调查:将树冠分上、下2个层次,目测观察结网型个体和游猎型个体,采用扣管法收集样品。地表植被上蜘蛛个体的调查:在标记的枣树附近行间的植被上用捕虫网按对角线取样法随机扫网20次,将扫取的个体及时放到75%酒精瓶,并作相应的标记。

1.3 标本的处理与鉴定

将釆到的标本浸泡到体积分数为75%的酒精中或是毒瓶中进行保存,带回实验室观察整理,用显微镜和放大镜进行分类鉴定,着重观察其外部形态[8-11],不确定的种寄送到河北大学生命科学学院进行鉴定。

1.4 数据统计与分析

Margalef丰富度指数:

dma=(S-1)/lnN,

Shannon-Wiener多样性指数:

Simpson多样性指数:

Pielou均匀度指数:

J=H/lnS,

式中,S为物种数目;N为所有物种的个体数的总和;Ni为第i种的个体数;pi=Ni/N。

2 结果与分析

2.1 枣园蜘蛛群落的物种组成和分布

枣园蜘蛛群落组成及数量统计结果见表1。

表1 延川枣园蜘蛛组成和数量统计Table 1 Composition and quantity of spiders at jujube orchard in Yanchuan county

由表1可知,在取样区内,共采集标本数量为134头,隶属7个科。在所有标本中,园蛛科个体数量最多,占29.10%;其次是蟹蛛科和逍遥蛛科,分别占22.39%、20.90%;猫蛛科居第4位,占10.45%。这4个科蜘蛛个体数量占总数的82.84%。

1号样地为自然生长的平地枣园,蜘蛛个体数量最为丰富,为64头,归属于7科;2号样地为人工管理的平地,蜘蛛个体数量次之,为33头,归属于7科;3号样地为杂草单一的阳坡,蜘蛛个体数量较为丰富,为25头,归属于6科;4号样地为无杂草的阴坡,蜘蛛个体数量最少,为12头,归属于6科。综合分析认为,平地比坡地蜘蛛类群和个体数量多;自然生长枣园比人工管理枣园蜘蛛类群和个体数量多;杂草样地比无杂草样地蜘蛛类群和个体数量多;阳坡样地比阴坡样地蜘蛛类群和个体数量多。可见,人为干扰会影响蜘蛛的群落结构和数量组成。

2.2 枣园蜘蛛群落的多样性分析

枣园样地蜘蛛群落多样性指数计算结果见表2。

表2 枣园样地蜘蛛群落多样性指数Table 2 The results of spider diversity index

由表2可以看出,Shannon-Wiener多样性指数(H)平地为1.709和1.717,高于坡地的1.624和1.633;而Simpson多样性指数(D)差别不是很大,尤其是前3个样地,其中1号样地为0.191,最为突出,表明1号样地群落的复杂程度更高,2号、3号样地相对较低,差异不大,为0.18左右,4号样地最低,为0.152;Pielou均匀度指数(J)平地为0.878和0.882,低于坡地的0.907和0.911,说明坡地蜘蛛群落种类分布比较均匀一致。值得注意的是4号样地的物种丰富度指数(dma)最高,为2.012,多样性指数却较低,尤其是Simpson多样性指数(D)为0.152,而Pielou均匀度指数(J)相对较高,为0.911,表明该样地物种多样性较低,蜘蛛类群亦较少,但蜘蛛种类分布的均匀性较高。经过分析认为,人工干扰少、自然生长、杂草较多的1号样地,蜘蛛类群、个体数量和多样性指数较高。以上数据表明,蜘蛛群落对不同管理模式枣园生态系统有一定的响应。

2.3 枣园蜘蛛群落数量动态变化

不同枣园样地中,在2014年5月至10月的蜘蛛个体数量的动态变化如图1所示。

图1 不同枣园样地蜘蛛群落个体数量的动态变化Fig. 1 The dynamic changes of spider individual numbers in different orchard plots

1号样地,蜘蛛群落个体数量持续走高,可能因其自然生长无人管理,生物丰富度较高,杂草生长茂密,相对隐蔽,更适合蜘蛛栖息;2号样地,由于定期有人除杂草,作物单一,所以蜘蛛个体数量变化幅度不大;3号样地为杂草单一的阳坡,个体数量较为丰富,10月份因受气候干燥等因素影响数量逐渐降低;4号样地蜘蛛个体数量一直相对较少,但因为物种丰富度高,相对其他3个样地,在10月份个体数量有所上升。总体而言,5月到7月蜘蛛群落个体数量相对稳定,变化幅度不大,7月到8月上升趋势明显,8月下旬到10月上旬开始下降。

3 结论与讨论

通过对延川县不同类型枣园蜘蛛群落多样性的研究,查明延川枣园蜘蛛隶属于7个科,其中园蛛科、蟹蛛科、逍遥蛛科、猫蛛科为优势科。并根据调查的数据对枣园蜘蛛群落的特征指数进行了相应的分析, 认为研究样地枣园的丰富度指数(dma)和Shannon-Wiener多样性指数(H)较高,Simpson多样性指数(D)和均匀度指数(J)较低,反映出蜘蛛群落对不同管理模式枣园生态系统的响应。经过综合分析认为:人为干扰少、自然生长的平地、杂草较多的枣园样地蜘蛛类群、个体数量及多样性指数要高于杂草单一或人工管理的其他样地。从总体上来说,陕北延川的枣园生态系统相对简单,特别是人工管理的枣园样地作物单一,蜘蛛群落的个体数量很容易受到环境变化的影响。因此,应尽量降低施药和除草次数,以保护蜘蛛的生物多样性。

王海香等研究结果表明,山西枣园蜘蛛群落的组成为 9 科,个体数以微蛛科、蟹蛛科、狼蛛科居多,蜘蛛群落优势类群有蟹蛛科、狼蛛科、微蛛科和平腹蛛科,通过比对得出,枣园蜘蛛群落的多样性值波动较大[4];而张保石等查明河北山区枣园蜘蛛有13科,优势科为蟹蛛科、园蛛科、狼蛛科和皿蛛科,认为蜘蛛群落的结构组成、种群的数量变动与枣园生态系统的环境因素关系密切[5]。

比较本研究及山西、河北枣园的蜘蛛多样性研究,可以看出枣园蜘蛛优势科差异很大。河北山区蜘蛛优势科为蟹蛛科、园蛛科、狼蛛科和皿蛛科,而与陕西同为北方沿黄河的山西蜘蛛优势科是微蛛科、蟹蛛科、狼蛛科和平腹蛛科;多样性特征指数也不尽相同,尤其是本研究的4号样地差异较大,有待今后进一步研究。究其原因,主要是由于枣园植被特点、间作类型以及立地条件和人为干扰等不一。从枣园蜘蛛群落动态变化来看,本研究结果与以往报道基本一致[4-5]。

基于本研究,建议在陕北枣园中,尽量减少除草次数,科学进行枣粮间作,提倡枣园生草栽培或中草药种植,从而为蜘蛛提供更为隐蔽的栖息环境;通过增加枣园物种多样性,更好地实现利用天敌进行生物防治,以提高对害虫的生态控制。

[1]李枢强,林玉成.中国蜘蛛目物种编目研究进展[J].生物多样性,2015,23(2):267-270.

[2]李宗煦,吴成琼,张志升.中国蜘蛛物种多样性分析[J].蛛形学报,2011,20(1):46-51.

[3]刘长海,王延峰,陈国良,等.陕北枣树病虫害及其发展趋势[J].植物保护,2004,30(6):85-87.

[4]王海香,王慧,李登科,等.枣园蜘蛛群落结构特征的研究[J].北京农学院学报,2009,24(3):5-9.

[5]张保石,贾晓梅.河北山区枣树蜘蛛群落结构研究[J].保定学院学报,2010,23(3):80-84.

[6]赵爱玲,郝海娟,曹彦清,等.不同管理方式下的枣园各功能团节肢动物群落多样性差异分析[J].山西农业科学,2011,39(2):152-155.

[7]焦旭东,郭艳兰,王立生,等.不同管理水平枣园节肢动物群落结构及其多样性研究[J].果树学报,2014,31(1):105-110.

[8]冯钟琪.中国蜘蛛原色图鉴[M].长沙:湖南科学技术出版社,1990.

[9]张巍巍,李元胜.中国昆虫生态大图鉴[M].重庆:重庆大学出版社,2011.

[10]张巍巍.常见昆虫野外识别手册[M].重庆:重庆大学出版社,2006.

[11]李湘涛.昆虫博物馆[M].北京:时事出版社,2005.

(编辑 郭丽娟)

The diversity study of spider community in different jujube orchards of Yanchuan county

LIU Changhai1, 2, CAO Wenwen1, DUAN Qiuyan3, YUAN Caixia1, CHEN Zongli2

(1CollegeofLifeScience,Yan’anUniversity,Yan’an716000,China; 2ShaanxiKeyLaboratoryofChineseJujube,Yan’an716000,China; 3YiheMiddleSchool,Yulin718002,China)

Spider is one of the important natural enemy communities in jujube orchard ecosystems. Studying the diversity of spiders is essential to provide application data for the biological control of pests in jujube orchards. Samples were collected from May to October 2014 by using both the buckle tube and sweep net methods in 4 different kinds of jujube orchards in North village and Zhuangtou village of Yanchuan county. The total number of spider collected was 134 belonging to 7 families, among which Araneidae, Thomisidae, Philodromidae and Oxyopidae were dominant families while Lycosidae, Salticidae and Gnaphosidae were common families. The results showed that the index of richness (dma) and diversity (H) of jujube orchard were relatively high while the index of diversity (D) and evenness (J) were relatively low within the evaluation range, which reflected the spiders’ reaction to the ecosystem in different management patterns. The number of spider was stable from May to July, rising from July to August, and then declining from August to October. The results showed that the spider diversity of sample plots in natural-grown jujube orchards were higher than that with single ruderal or human interference. Thus, the ecosystem with less man-made interference and relatively humid environment is more beneficial for spiders’ inhabitation.

spider community; diversity; jujube orchard

1007-4961(2017)01-0057-04

10.13320/j.cnki.hjfor.2017.0011

2017-01-18;

2017-02-06

陕西省教育厅省级重点实验室科研计划项目“枣园主要害虫及其天敌生态位研究”(13JS126);国家自然科学基金项目“不同强度干扰下南泥湾湿地土壤动物动态变化研究”(31370541);十三五国家重点研发计划项目“水蚀风蚀交错区高效植被形成机理及其与土壤动物的耦合关系”(2016YFC050170504)。

刘长海(1965-),男,陕西淳化人,博士,教授,主要从事动物生态学及有害生物生态防控的研究。

S 154.5,Q 968.1

A

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