果棉間作對棉田節肢動物群落結構的影響

李海強 張建萍 陸宴輝

關鍵詞果棉間作;節肢動物;群落結構;多樣性指數

新疆是當前我國的第一大棉花主產區，2018年全疆棉花種植面積為249.13萬hm2，占全國棉花播種面積的74.31%;皮棉產量為511.10萬t，占全國總產量的83.84%。新疆也是著名的“瓜果之鄉”，全疆紅棗、核桃、蘋果、杏等果樹種植面積約為133萬hm2，其中南疆地區果樹種植面積占總面積的80%。近年來，為了有效利用土地資源、增加農民經濟收入，果棉間作栽培模式在南疆地區被廣泛推廣應用。

與單作模式相比，間作模式增加了作物種類，改變了作物布局，導致昆蟲食物資源、農田小氣候等多方面變化，進而可能對節肢動物群落結構產生一定影響。如Shi等對不同生境類型棗園節肢動物群落結構進行了研究，對其多樣性指數、均勻度指數和相對穩定性指數比較發現有雜草的棗園明顯高于無雜草棗園，與大豆和棉花間作的棗園明顯大于與大豆間作棗園，而優勢度指數則相反，這表明在棗園合理間作多種作物或者適當保留一定的雜草，可以增加棗園天敵的物種數量和節肢動物群落結構的多樣性和均勻度。賈永超等研究了玉米單作田、玉米馬鈴薯間作田、玉米馬鈴薯向日葵間作田天敵節肢動物群落的組成和結構，發現天敵群落多樣性指數、豐富度指數和均勻度指數均表現為玉米馬鈴薯向日葵間作田、玉米馬鈴薯間作田高于玉米單作田，3種不同種植模式玉米田中以玉米馬鈴薯向日葵間作田天敵節肢動物群落種類最豐富、穩定性最強。胡雅輝等研究表明，桃李間作對桃樹上步甲群落的物種組成和豐富度沒有顯著影響，對整個天敵群落也無顯著影響。不難發現，不同間作模式對節肢動物群落結構的影響不一致。

關于南疆果棉間作棉田中的節肢動物群落結構、種群動態已有部分研究。如王偉等通過對杏棉間作棉田昆蟲種群數量進行了研究，結果表明，間作棉田牧草盲蝽Lygus pratensis和棉葉螨種群數量顯著低于單作田，但間作棉田蜘蛛類天敵種群數量高于單作棉田。針對南疆普遍存在的其他果棉間作模式尚缺乏相關研究。為此，本文系統評價了3種果棉間作模式（棗棉間作、蘋果棉間作、核桃棉間作）對棉田節肢動物群落結構的影響。

1材料與方法

1.1試驗點選擇

1.1.1棗棉間作模式

在阿克蘇市，2014年選取12個試驗點，其中拜什吐格曼鄉8個、哈拉塔勒鎮1個、托普魯克鄉3個;2015年選取12個點，其中拜什吐格曼鄉7個、克孜勒鎮5個。在同一年份，相鄰兩個試驗點之間問隔2～10 km。在每個試驗點，選擇棗棉間作田和棉花單作田各1塊，每塊田面積大于1hm2，兩塊田間隔距離小于50m，同時棉花長勢與農事管理基本一致。試驗點的棗樹均為樹齡8～12年的‘駿棗Ziziphusjujuba，行株距為4mX2m。棉花為陸地棉Gossypium hirsutum，品種為‘中棉所49，1膜4行栽培，膜寬1.5m，寬行距為50cm，窄行距為20cm，株距為10cm。間作棉田中，相鄰兩行棗樹間種植2個地膜8行棉花。

1.1.2蘋果棉間作模式

在阿克蘇市，2014年調查了12個試驗點，其中拜什吐格曼鄉3個試驗點，依桿其鄉8個試驗點，溫宿縣青年農場1個試驗點;2015年調查了12個試驗點，其中拜什吐格曼鄉3個試驗點，依桿其鄉8個試驗點，溫宿縣克孜勒鎮1個試驗點。在每個試驗點，選擇蘋果棉問作田和棉花單作田各1塊，每塊田面積大于1hm2，兩塊田間隔距離小于50m，同時棉花長勢與農事管理基本一致。在各試驗點，蘋果樹Maluspumila樹齡為9～13年，行株距為6m×4m。棉花品種為‘中棉所49，1膜4行栽培，膜寬1.5m，寬行距為50cm，窄行距為20cm，株距為10cm。在間作棉田，相鄰兩行蘋果樹間種植4個地膜16行棉花。

1.1.3核桃棉間作模式

2017年調查了12個試驗點，其中溫宿縣克孜勒鎮3個試驗點，溫宿縣古勒阿瓦提鄉1個試驗點，托普魯克鄉8個試驗點;2018年調查了9個試驗點，其中溫宿縣克孜勒鎮3個試驗點，溫宿縣古勒阿瓦提鄉2個試驗點，托普魯克鄉4個試驗點。在每個試驗點，選擇核桃棉間作田和棉花單作田各1塊，每塊田面積大于1hm2，兩塊田間隔距離小于50m，同時棉花長勢與農事管理基本一致。試驗點核桃樹Juglans regia樹齡7～9年，行株距為8m×4m。棉花品種為‘中棉所49，1膜4行栽培，膜寬1.5m，寬行距為50cm，窄行距為20cm，株距為10cm。間作棉田中，相鄰兩行核桃樹間種植5個地膜20行棉花。

1.2調查內容

試驗點選取時，用手持GPS儀記錄每個點的經緯度。每年6月中旬（棉花現蕾初期）、7月中旬（棉花花期）、8月中旬（棉花鈴期），對每個試驗點的間作棉田和單作棉田各開展1次調查。每次調查時，每塊棉田采用5點對角線取樣，每點調查20株棉花，利用目測法系統調查每個棉株上節肢動物的種類和數量，并逐一進行記錄。

1.3統計方法

數據利用Excel 2013和SAS 9.4軟件計算處理。昆蟲群落結構指數中多樣性指數（diversity in-dex，H）采用Shannon-Wiener多樣性指數表示，群落均勻度指數（evenness index，J）以多樣性指數與理論最大多樣性指數來表示，優勢集中度（dominantconcentration，C）用Simpson優勢度指數表示。計算公式如下：

將每個試驗點中每塊棉田（單作或間作棉田）5個取樣點的每種節肢動物數量求和后，按百株蟲量來統計每個物種的數量，在此基礎上計算群落結構指數。同一年份內，同一種植模式下的不同試驗點作為平行重復，利用單因素方差分析（One-wayANOVA）進行間作模式與單作模式下節肢動物群落指數的差異比較。

2結果與分析

2.1棗棉間作對棉田節肢動物群落結構的影響

2014年，間作模式下共調查到節肢動物個體總數為234842頭，其中害蟲221471頭、天敵13371頭;單作模式下節肢動物為311395頭，其中害蟲295061頭、天敵16334頭。2015年，間作模式下共調查到節肢動物個體總數為133496頭，其中害蟲125811頭、天敵7685頭;單作模式下節肢動物共143823頭，其中害蟲137605頭、天敵6218頭。

由表1可知，對于整個棉田節肢動物群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2014，P=0.241;2015，P=0.141）、群落均勻度指數（2014，P=0.270;2015，P=0.231）以及優勢集中度指數（2014，P=0.222;2015，P=0.122）均無顯著差異。對害蟲亞群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2014，P=0.251;2015，P=0.120）、群落均勻度指數（2014，P=0.288;2015，P=0.206）、優勢集中度指數（2014，P=0.216;2015，P=0.234）均無顯著差異。對天敵亞群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2014，P=0.479;2015，P=0.396）、均勻度指數（2014，P=0.388;2015，P=0.713）、優勢集中度指數（2014，P=0.634;2015，P=0.733）也無顯著差異。

2.2蘋果棉間作模式對棉田節肢動物群落結構的影響

2014年間作模式下共調查到節肢動物個體總數為454587頭，其中害蟲432647頭、天敵21940頭;單作模式下節肢動物為480716頭，其中害蟲458602頭、天敵22114頭。2015年間作模式共調查到節肢動物個體總數為770 875頭，其中害蟲748831頭、天敵22044頭;單作模式下節肢動物個體總數為538122頭，其中害蟲521114頭、天敵17008頭。

由表2可知，對于整個棉田節肢動物群落，蘋果棉間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2014，P=0.698;2015，P=0.116）、群落均勻度指數（2014，P=0.723;2015，P=0.186）以及優勢集中度指數（2014，P=0.639;2015，P=0.134）均無顯著差異。

對害蟲亞群落，蘋果棉間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2014，P=0.702;2015，P=0.058）、群落均勻度指數（2014，P=0.726;2015，P=0.055）以及優勢集中度指數（2014，P=0.758;2015，P=0.053）也無顯著差異。

對天敵亞群落，蘋果棉間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2014，P=0.626;2015，P=0.939）、群落均勻度指數（2014，P=0.880;2015，P=0.992）以及優勢集中度指數（2014，P=0.705;2015，P=0.768）也無顯著差異。

2.3核桃棉間作對棉田節肢動物群落結構的影響

2017年12個核桃棉間作試驗點共調查到節肢動物個體總數為41711頭，其中害蟲37781頭、天敵3930頭;單作模式下節肢動物為88712頭，其中害蟲76762頭、天敵11950頭。2018年間作模式共調查到節肢動物個體總數為23927頭，其中害蟲21363頭、天敵2564頭;單作模式下節肢動物個體總數為64485頭，其中害蟲56739頭、天敵7746頭。

由表3可知，對于整個棉田節肢動物群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2017，P=0.451;2018，P=0.310）、群落均勻度指數（2017，P=0.876;2018，P=0.719）以及優勢集中度指數（2017，P=0.298;2018，P=0.111）均無顯著差異。

對害蟲亞群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2017，P=0.726;2018，P=0.956）、群落均勻度指數（2017，P=0.726;2018，P=0.055）以及優勢集中度指數（2017，P=0.761;2018，P=0.659）均無顯著差異。

對天敵亞群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數（2017，P=0.729;2018，P=0.579）、群落均勻度指數（2017，P=0.599;2018，P=0.607）以及優勢集中度指數（2017，P=0.876;2018，P=0.469）均無顯著差異。

3結論與討論

在作物害蟲生態調控中，間作是一種常見措施，可以通過促進天敵保育、調控農田節肢動物群落結構及其動態控制害蟲的發生為害。如Hummel等研究了小麥與油菜間作對步甲群落多樣性的影響，結果表明，與小麥單作、油菜單作相比小麥油菜間作田多樣性指數、均勻度指數均有顯著的增加，同時增加了步甲的種群數量。師光祿等研究發現棗園種草不僅提高了棗樹上捕食性天敵的種群數量，同時也增加了捕食性天敵控制害蟲的穩定性和可持續性。師光祿等研究了棗樹和牧草間作對棗園捕食性天敵與害蟲群落的影響，結果表明間作棗園害蟲物種數、多樣性和均勻度明顯大于未間種牧草的棗園;單作棗園的天敵優勢度明顯大于間種牧草棗園，間作棗園捕食性天敵個體數與害蟲個體數的比值大于單作棗園。魏巍等研究了梨樹與不同芳香植物間作對中國梨木虱Psylla chinesis及其天敵類群組成、時間生態位的變化，結果表明，間作區中國梨木虱的時間生態位寬度明顯增大，多數天敵的時間生態位寬度顯著增加;梨園間作芳香植物可能通過改變中國梨木虱及其天敵類群的組成、時序特征和生態位特征等控制中國梨木虱的發生。

然而，在作物生產實踐中，另外一種間作模式以提高作物生產效益為主要目標，大多并不考慮其他方面的影響。毫無疑問，這種間作模式對節肢動物群落結構的影響往往是多樣化的。Risch對已報道的150篇間作對植食性害蟲種群影響的文獻進行了綜述，結果表明，在所綜述的文獻中間作使53%的害蟲發生減輕，同時間作使18%的害蟲種群增加，9%間作田和單作田害蟲種群數量是相同的，20%是不確定的。Akbulut等以雜交白楊樹行間分別種植玉米、大豆、南瓜為處理，無種植作物的白楊樹林以及遠離林木種植作物的田塊為對照，研究了田籬間作對林木、農作物以及節肢動物群落的影響。結果表明，在采集到的節肢動物標本中，在整個復合農林系統樣地采集到118個科，在無林木的對照樣地采集到57個科，在白楊樹的對照樣地收集到44個科，各樣地之問除多樣性指數外，均勻性指數、優勢集中度指數均無差異。戈峰等應用數量分析與能量測定相結合的方法，定量地分析和比較了華北棉區多樣化的間套作棉田生態系統與單作棉田生態系統中主要害蟲、天敵的種群動態，結果表明，多樣化的間套作系統增加了害蟲群落的能量生產力，有利于天敵群落能量的生產，同時，套間作系統天敵對害蟲的攝食利用效率減少，增加了植食性害蟲對植株的攝入量。

本文研究表明，南疆地區3種果棉間作棉田節肢動物群落多樣性指數、均勻度指數和優勢集中度指數與單作棉田相比均無顯著性差異。主要原因可能是，棗樹、蘋果樹、核桃樹的花期較早，與棉花生長期不重合，同時3種果樹的害蟲發生種類與棉花上害蟲種類相似度低，因此果樹對棉田節肢動物群落結構影響不明顯。本研究的初步結果為南疆果棉間作模式下棉花害蟲災變機制的解析與綠色防控對策的制定提供了一定的科學依據。農田節肢動物群落常處于不斷的演替之中，南疆果棉間作模式也不例外，有待進一步加強長期性監測，有助于全面探明果棉間作模式的推廣過程中棉田節肢動物群落結構的變化規律。