曲靖市蝗蟲物種多樣性調查

李文博,Nawaz Haider BASHIR,琪勒莫格,杜國川,柳添杰,李小花,郭效瓊,李 強

(1.曲靖師范學院 生物資源與食品工程學院,云南 曲靖 655011;2.包頭師范學院 生物科學與技術學院,內蒙古 包頭 014030;3.曲靖師范學院 文化旅游學院,云南 曲靖 655011;4.吉林農業大學 植物保護學院,吉林 長春 130118)

蝗蟲是一種典型植食性昆蟲.全世界已知蝗蟲有12 000余種,我國蝗蟲種類占世界總數9.19%,廣布于熱帶、溫帶林地和荒漠(草)地區[1-2].寄主范圍極其廣泛,有群居型和散居型之分,喜食鮮嫩肥厚葉片,包括大豆、水稻、高粱、玉米、小麥、卷心菜、馬鈴薯、白菜、油菜、蘆葦、稗草、芨芨草、白茅等千余種植物[3].全球范圍內常年爆發蝗災的面積多達5 000萬平方千米,直接危害農、林、牧草業的蝗蟲400余種,蝗災侵擾了9億多人口的生產生活[4-5].蝗總科分類區系和多樣性研究雖已取得了一定進展,然而非洲和亞洲諸多國家地區的深入調查研究仍顯不足,如果人類不堅持長久監測和適時防治,蝗災席卷造成的危害與經濟損失不可估量[6-9].

曲靖地處滇黔桂三省交界,珠江源頭,隸屬亞熱帶高原季風氣候,冬無嚴寒,夏無酷暑,年均氣溫為15℃左右,擁有“一山分四季,十里不同天的立體氣候”.因其多樣的小氣候類型,造就了本地動植物資源豐富多樣與特異性,梯度分布特點明顯[10-11].氣候變暖是國內外最受關注的熱點問題,氣候格局決定昆蟲地理種群的分布格局及發生規律[12].近年,因持續干旱與局部高溫侵襲,曲靖市周邊蝗蟲發生頻次遞增,發生期提前,嚴重干擾當地農牧業生產[13].研究曲靖市蝗種多樣性和分布情況不僅豐富曲靖地區的昆蟲資料,也為本地蝗蟲的資源利用、預測預報及綜合防治提供依據.

1 材料與方法

1.1 蟲源采集

2023年6月—8月間開展本地蝗蟲的資源調查,選取曲靖三處地勢較平整的采樣地,包括瀟湘水庫、寥廓山和馬龍區農場,GPS定位地理信息數據范圍為(103°58′8.74″-104°39′0.72″E,25°54′1.59″-26°11′1.79″N,平均海拔1 650m).各樣地以大面積隨機網捕方法進行調查,每處樣地采用五點掃網法(掃網口徑45cm,網深50cm,柄長130cm)隨機5點取樣,每點按東西南北方向各掃100個網復(共計200網),每網掃過植被弧度180°,逐次統計蝗蟲數量,各樣地每隔7d掃網1次,如遇陰雨大風天氣順延[14].記錄采集當天蝗蟲個數并分屬分種(若蟲、成蟲分開),不能確定的蝗種投入毒瓶,帶回曲靖師范學院生物資源與食品工程學院云南高原生物資源保護與利用重點實驗室做進一步鑒定.優勢種指原則上占采集地網捕總數的10%以上的蝗種.

1.2 蝗種鑒定

按照傳統形態學分類方法,在體視顯微鏡下觀察標本外部形態特征,如遇外部形態相似的蝗種,結合雄性外生殖器解剖加以確認.剪去剛羽化的雄蟲(7日齡)第9腹節后的組織,置于10%NAOH溶液中沸煮10min(注意標本隨溶液濺出而丟失),直至蟲體腹腔內肌肉溶解,取出標本后用蒸餾水洗凈,放入載玻片,鏡中解剖觀察雄性生殖器結構并拍照.隨后將生殖器移入盛有酒精的小試管中標記保存,將鑒定完畢的所有標本分類存于75%乙醇備用[15].鑒定依據源于《中國動物志昆蟲綱直翅目蝗總科第十卷》《云貴川陜寧蝗蟲》《中國蝗蟲鑒定手冊》和《中國百種蝗蟲原色圖鑒》書籍.屬種鑒定完畢后,統計數量用于物種多樣性分析.

1.3 蝗蟲多樣性的計算

香農-維納多樣性指數H',計算公式為:H'=-∑PilnPi.其中,Pi=Ni/N,Pi為蝗種i的個體數占群落總個數比例.

Pielou均勻度指數的計算公式為:J=H'/lnS,其中S為物種數.

Margalef豐富度計算公式為:E=(S-1)/lnN,其中N是采集的總個數,S是物種數.

Simpson優勢集中性計算公式[8]為:D=1-∑Pi2.

1.4 數據分析

Excel2019和Bio-Dap生物多樣性指數軟件分別用于數據處理和指數值計算.

2 結果與分析

2.1 蝗蟲分科(屬)

曲靖城區采樣地蝗蟲調查結果如表1所示.三處采樣地共計網捕鑒定7科16屬19種蝗蟲,斑翅蝗科Oedipodidae屬種數量最多(7屬7種),占總種數的36.84%,視為本地蝗總科中物種最豐富類群;其次是錐頭蝗科Pyrgomorphidae(1屬3種)和網翅蝗科Arcypteridae(2屬3種)均占總種數15.79%;蝗科Acrididae和瘤錐蝗科Chrotogonidae均為1屬1種,僅占5.26%.

表1 曲靖各采樣地蝗蟲科、屬、種數量

2.2 蝗蟲的種類及數量

三處采集地網捕鑒定結果如表2所示.蝗種共計19種(400頭).馬龍區農場蝗蟲個數最多(201頭),其次是瀟湘水庫(107頭),寥廓山最少(92頭).蝗種分布與上述情況相似,馬龍區農場有17種,寥廓山14種,瀟湘水庫10種.其中短額負蝗Atractomorphasinensis個體數量占采集總數的26.50%,疣蝗Trilophidiaannulata次之,占12.50%.

表2 曲靖三處采樣地蝗蟲種類和數量

2.3 蝗種多樣性指數分析

由表3可知,馬龍區農場蝗種豐富度最高;瀟湘水庫最低.Shannon-Wiener多樣性指數、均勻度和優勢度指數也表明馬龍區農場最高,瀟湘水庫最低.由此看出馬龍區農場周邊生境條件較好,寄主植物種類繁多,蝗蟲物種多樣性指數較高,其次是寥廓山.而瀟湘水庫是人造水庫,建筑周圍植被單一,生態系統受制于人為因素(施工、施藥及除草),導致蝗蟲物種多樣性指數低于其他生境.

表3 曲靖市蝗蟲類群多樣性指數

表4 不同生境群落優勢種間比較

2.4 不同地點蝗蟲群落優勢種比較

不同生境都存在共有的優勢種,如短額負蝗Atractomorphasinensis和疣蝗Trilophidiaannulata.當然也有某種生境特有的優勢種,如取食葉菜類農作物為主的馬龍區農場的長翅板胸蝗Spathosternumprasiniferum.調查結果基本反映了目前生活于各生境內的優勢(特有)種類,與采集情況較一致.

3 討 論

蝗蟲是農牧業生產環境中種類繁多、分布最廣以及危害最重的害蟲類群之一,全世界除南極洲外各大洲均有分布[16].本試驗選取曲靖城區3個調查蝗種資源,經蝗蟲發生期內調查采集,共鑒定7科16屬19種,包括短額負蝗Atractomorphasinensis、紡梭負蝗Atractomorphaburri、長額負蝗Atractomorphalata、中華劍角蝗Acridacinerea、僧帽佛蝗Phlaeobainfumata、疣蝗Trilophidiaannulata、東亞飛蝗Locustamigratoria、花脛綠紋蝗Aiolopustamulus、長翅束頸蝗Sphingonotuslongipennis、云斑車蝗Gastrimargusmarmoratus、條紋隆背蝗Carinacrisvittatus、方異距蝗Heteropternisrespondens、中華雛蝗Chorthippuschinensis、黃脊竹蝗Ceracriskiangsu、林草雛蝗Chorthippusnemus、長翅板胸蝗Spathosternumprasiniferum、中華稻蝗Oxyachinensis、云南蝗Yunnanitescoriacea和棉蝗Chondracrisrosea.其中,斑翅蝗科Oedipodidae物種最豐富,占總種數的36.84%,蝗科Acrididae和瘤錐蝗科Chrotogonidae僅見1種.石凱等人詳細調查了通遼地區蝗總科多樣性及其分布情況,共鑒定7科12亞科37種,以斑翅蝗科Oedipodidae物種最多,網翅蝗科Arcypteridae次之[8],本研究方法及結果與上述結論相似.由于采集地的小氣候、海拔、寄主種類和土質結構等原因所致,即各自的小生境存在特異性,造成科的組成相同,但物種多樣性構成不同的情況[17].故而曲靖城區的蝗種組成結構與前人的研究成果差異較大.馬龍區農場蝗種最多(17種),寥廓山(14種)次之,瀟湘水庫最少(10種).就個體數量而言,馬龍區農場最多,瀟湘水庫次之,寥廓山最少.Shannon-Wiener多樣性和Pielou均勻度指數能夠反映特定生境內的種的多樣性(α多樣性)和各物種個體數目分布的均勻程度[8,18-19].Shannon-Wiener指數值越高,蝗蟲α多樣性越高,Pielou指數越高,蝗蟲發生情況越均勻[8,20].本研究結果表明馬龍區農場蝗種的豐富度最高,瀟湘水庫最低.植被多樣性(復雜性)與蝗蟲的多樣性常呈現出正相關[21].馬龍區農場與寥廓山的生境特征分別以農田耕地和山間林地(空地)為主,寄主植物種類多,呈現階梯式分布格局,特別是寥廓山受人類生產生活干擾小,蝗蟲群落多樣性較高.瀟湘水庫是人工創造的新生境,植被類型較單一,食物鏈薄弱,易受人為施工影響,物種多樣性指數較小[22-23].

本試驗采用大面積多點隨機網捕,但實際調查時易受環境或人為因素干擾,例如寥廓山有的區域地勢陡峭,人力無法觸及,即便接近網捕對象也難以做到隨機取樣,亦或是遇到陰雨大風天氣,此時掃網蝗蟲收獲甚微,需等待溫度逐步回升等.曲靖下轄的4縣和一個縣級市占地面積大,地形地貌復雜,不同海拔區間內的植被類型多樣,蝗種肯定不止于市區周邊采集到的19種.季節更替除了改變植物群落外觀、溫濕度等變化,還決定了蝗蟲分布、寄主選擇和生長繁殖等[24-27].本研究受限于調查空間與人力制約,加之部分蝗種的發生期短等,一些種類尚未記錄,但是基本上反映了曲靖市蝗蟲整體多樣性組成和分布情況,后續會擴大調查監測范圍.綜上所述,曲靖市蝗蟲物種多樣性的組成特點及分布與棲息地(植被)類型密切相關,植被類型(種類)越多,蝗種多樣性越豐富.