果棉間作對(duì)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響

李海強(qiáng) 張建萍 陸宴輝

關(guān)鍵詞果棉間作;節(jié)肢動(dòng)物;群落結(jié)構(gòu);多樣性指數(shù)

新疆是當(dāng)前我國(guó)的第一大棉花主產(chǎn)區(qū)，2018年全疆棉花種植面積為249.13萬(wàn)hm2，占全國(guó)棉花播種面積的74.31%;皮棉產(chǎn)量為511.10萬(wàn)t，占全國(guó)總產(chǎn)量的83.84%。新疆也是著名的“瓜果之鄉(xiāng)”，全疆紅棗、核桃、蘋(píng)果、杏等果樹(shù)種植面積約為133萬(wàn)hm2，其中南疆地區(qū)果樹(shù)種植面積占總面積的80%。近年來(lái)，為了有效利用土地資源、增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入，果棉間作栽培模式在南疆地區(qū)被廣泛推廣應(yīng)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(dǎo)致昆蟲(chóng)食物資源、農(nóng)田小氣候等多方面變化，進(jìn)而可能對(duì)節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響。如Shi等對(duì)不同生境類型棗園節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，對(duì)其多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和相對(duì)穩(wěn)定性指數(shù)比較發(fā)現(xiàn)有雜草的棗園明顯高于無(wú)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(yōu)勢(shì)度指數(shù)則相反，這表明在棗園合理間作多種作物或者適當(dāng)保留一定的雜草，可以增加棗園天敵的物種數(shù)量和節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)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(jié)肢動(dòng)物群落的組成和結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)天敵群落多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)均表現(xiàn)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(jié)肢動(dòng)物群落種類最豐富、穩(wěn)定性最強(qiáng)。胡雅輝等研究表明，桃李間作對(duì)桃樹(shù)上步甲群落的物種組成和豐富度沒(méi)有顯著影響，對(duì)整個(gè)天敵群落也無(wú)顯著影響。不難發(fā)現(xiàn)，不同間作模式對(duì)節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響不一致。

關(guān)于南疆果棉間作棉田中的節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)、種群動(dòng)態(tài)已有部分研究。如王偉等通過(guò)對(duì)杏棉間作棉田昆蟲(chóng)種群數(shù)量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，間作棉田牧草盲蝽Lygus pratensis和棉葉螨種群數(shù)量顯著低于單作田，但間作棉田蜘蛛類天敵種群數(shù)量高于單作棉田。針對(duì)南疆普遍存在的其他果棉間作模式尚缺乏相關(guān)研究。為此，本文系統(tǒng)評(píng)價(jià)了3種果棉間作模式（棗棉間作、蘋(píng)果棉間作、核桃棉間作）對(duì)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)點(diǎn)選擇

1.1.1棗棉間作模式

在阿克蘇市，2014年選取12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中拜什吐格曼鄉(xiāng)8個(gè)、哈拉塔勒鎮(zhèn)1個(gè)、托普魯克鄉(xiāng)3個(gè);2015年選取12個(gè)點(diǎn)，其中拜什吐格曼鄉(xiāng)7個(gè)、克孜勒鎮(zhèn)5個(gè)。在同一年份，相鄰兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)之間問(wèn)隔2～10 km。在每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，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(shí)棉花長(zhǎng)勢(shì)與農(nóng)事管理基本一致。試驗(yàn)點(diǎn)的棗樹(shù)均為樹(shù)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(shù)間種植2個(gè)地膜8行棉花。

1.1.2蘋(píng)果棉間作模式

在阿克蘇市，2014年調(diào)查了12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中拜什吐格曼鄉(xiāng)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，依桿其鄉(xiāng)8個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，溫宿縣青年農(nóng)場(chǎng)1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn);2015年調(diào)查了12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中拜什吐格曼鄉(xiāng)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，依桿其鄉(xiāng)8個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，溫宿縣克孜勒鎮(zhèn)1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。在每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，選擇蘋(píng)果棉問(wèn)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(shí)棉花長(zhǎng)勢(shì)與農(nóng)事管理基本一致。在各試驗(yàn)點(diǎn)，蘋(píng)果樹(shù)Maluspumila樹(shù)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(píng)果樹(shù)間種植4個(gè)地膜16行棉花。

1.1.3核桃棉間作模式

2017年調(diào)查了12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中溫宿縣克孜勒鎮(zhèn)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，溫宿縣古勒阿瓦提鄉(xiāng)1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，托普魯克鄉(xiāng)8個(gè)試驗(yàn)點(diǎn);2018年調(diào)查了9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中溫宿縣克孜勒鎮(zhèn)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，溫宿縣古勒阿瓦提鄉(xiāng)2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，托普魯克鄉(xiāng)4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。在每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，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(shí)棉花長(zhǎng)勢(shì)與農(nóng)事管理基本一致。試驗(yàn)點(diǎn)核桃樹(shù)Juglans regia樹(shù)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(shù)間種植5個(gè)地膜20行棉花。

1.2調(diào)查內(nèi)容

試驗(yàn)點(diǎn)選取時(shí)，用手持GPS儀記錄每個(gè)點(diǎn)的經(jīng)緯度。每年6月中旬（棉花現(xiàn)蕾初期）、7月中旬（棉花花期）、8月中旬（棉花鈴期），對(duì)每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的間作棉田和單作棉田各開(kāi)展1次調(diào)查。每次調(diào)查時(shí)，每塊棉田采用5點(diǎn)對(duì)角線取樣，每點(diǎn)調(diào)查20株棉花，利用目測(cè)法系統(tǒng)調(diào)查每個(gè)棉株上節(jié)肢動(dòng)物的種類和數(shù)量，并逐一進(jìn)行記錄。

1.3統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)利用Excel 2013和SAS 9.4軟件計(jì)算處理。昆蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)指數(shù)中多樣性指數(shù)（diversity in-dex，H）采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)表示，群落均勻度指數(shù)（evenness index，J）以多樣性指數(shù)與理論最大多樣性指數(shù)來(lái)表示，優(yōu)勢(shì)集中度（dominantconcentration，C）用Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)表示。計(jì)算公式如下：

將每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中每塊棉田（單作或間作棉田）5個(gè)取樣點(diǎn)的每種節(jié)肢動(dòng)物數(shù)量求和后，按百株蟲(chóng)量來(lái)統(tǒng)計(jì)每個(gè)物種的數(shù)量，在此基礎(chǔ)上計(jì)算群落結(jié)構(gòu)指數(shù)。同一年份內(nèi)，同一種植模式下的不同試驗(yàn)點(diǎn)作為平行重復(fù)，利用單因素方差分析（One-wayANOVA）進(jìn)行間作模式與單作模式下節(jié)肢動(dòng)物群落指數(shù)的差異比較。

2結(jié)果與分析

2.1棗棉間作對(duì)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響

2014年，間作模式下共調(diào)查到節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體總數(shù)為234842頭，其中害蟲(chóng)221471頭、天敵13371頭;單作模式下節(jié)肢動(dòng)物為311395頭，其中害蟲(chóng)295061頭、天敵16334頭。2015年，間作模式下共調(diào)查到節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體總數(shù)為133496頭，其中害蟲(chóng)125811頭、天敵7685頭;單作模式下節(jié)肢動(dòng)物共143823頭，其中害蟲(chóng)137605頭、天敵6218頭。

由表1可知，對(duì)于整個(gè)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數(shù)（2014，P=0.241;2015，P=0.141）、群落均勻度指數(shù)（2014，P=0.270;2015，P=0.231）以及優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)（2014，P=0.222;2015，P=0.122）均無(wú)顯著差異。對(duì)害蟲(chóng)亞群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數(shù)（2014，P=0.251;2015，P=0.120）、群落均勻度指數(shù)（2014，P=0.288;2015，P=0.206）、優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)（2014，P=0.216;2015，P=0.234）均無(wú)顯著差異。對(duì)天敵亞群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數(shù)（2014，P=0.479;2015，P=0.396）、均勻度指數(shù)（2014，P=0.388;2015，P=0.713）、優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)（2014，P=0.634;2015，P=0.733）也無(wú)顯著差異。

2.2蘋(píng)果棉間作模式對(duì)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響

2014年間作模式下共調(diào)查到節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體總數(shù)為454587頭，其中害蟲(chóng)432647頭、天敵21940頭;單作模式下節(jié)肢動(dòng)物為480716頭，其中害蟲(chóng)458602頭、天敵22114頭。2015年間作模式共調(diào)查到節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體總數(shù)為770 875頭，其中害蟲(chóng)748831頭、天敵22044頭;單作模式下節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體總數(shù)為538122頭，其中害蟲(chóng)521114頭、天敵17008頭。

由表2可知，對(duì)于整個(gè)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落，蘋(píng)果棉間作模式與單作模式的群落多樣性指數(shù)（2014，P=0.698;2015，P=0.116）、群落均勻度指數(shù)（2014，P=0.723;2015，P=0.186）以及優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)（2014，P=0.639;2015，P=0.134）均無(wú)顯著差異。

對(duì)害蟲(chóng)亞群落，蘋(píng)果棉間作模式與單作模式的群落多樣性指數(shù)（2014，P=0.702;2015，P=0.058）、群落均勻度指數(shù)（2014，P=0.726;2015，P=0.055）以及優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)（2014，P=0.758;2015，P=0.053）也無(wú)顯著差異。

對(duì)天敵亞群落，蘋(píng)果棉間作模式與單作模式的群落多樣性指數(shù)（2014，P=0.626;2015，P=0.939）、群落均勻度指數(shù)（2014，P=0.880;2015，P=0.992）以及優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)（2014，P=0.705;2015，P=0.768）也無(wú)顯著差異。

2.3核桃棉間作對(duì)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響

2017年12個(gè)核桃棉間作試驗(yàn)點(diǎn)共調(diào)查到節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體總數(shù)為41711頭，其中害蟲(chóng)37781頭、天敵3930頭;單作模式下節(jié)肢動(dòng)物為88712頭，其中害蟲(chóng)76762頭、天敵11950頭。2018年間作模式共調(diào)查到節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體總數(shù)為23927頭，其中害蟲(chóng)21363頭、天敵2564頭;單作模式下節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體總數(shù)為64485頭，其中害蟲(chóng)56739頭、天敵7746頭。

由表3可知，對(duì)于整個(gè)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數(shù)（2017，P=0.451;2018，P=0.310）、群落均勻度指數(shù)（2017，P=0.876;2018，P=0.719）以及優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)（2017，P=0.298;2018，P=0.111）均無(wú)顯著差異。

對(duì)害蟲(chóng)亞群落，間作模式與單作模式的群落多樣性指數(shù)（2017，P=0.726;2018，P=0.956）、群落均勻度指數(shù)（2017，P=0.726;2018，P=0.055）以及優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)（2017，P=0.761;2018，P=0.659）均無(wú)顯著差異。

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

3結(jié)論與討論

在作物害蟲(chóng)生態(tài)調(diào)控中，間作是一種常見(jiàn)措施，可以通過(guò)促進(jìn)天敵保育、調(diào)控農(nóng)田節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)控制害蟲(chóng)的發(fā)生為害。如Hummel等研究了小麥與油菜間作對(duì)步甲群落多樣性的影響，結(jié)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(shù)、均勻度指數(shù)均有顯著的增加，同時(shí)增加了步甲的種群數(shù)量。師光祿等研究發(fā)現(xiàn)棗園種草不僅提高了棗樹(shù)上捕食性天敵的種群數(shù)量，同時(shí)也增加了捕食性天敵控制害蟲(chóng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。師光祿等研究了棗樹(shù)和牧草間作對(duì)棗園捕食性天敵與害蟲(chóng)群落的影響，結(jié)果表明間作棗園害蟲(chóng)物種數(shù)、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(yōu)勢(shì)度明顯大于間種牧草棗園，間作棗園捕食性天敵個(gè)體數(shù)與害蟲(chóng)個(gè)體數(shù)的比值大于單作棗園。魏巍等研究了梨樹(shù)與不同芳香植物間作對(duì)中國(guó)梨木虱Psylla chinesis及其天敵類群組成、時(shí)間生態(tài)位的變化，結(jié)果表明，間作區(qū)中國(guó)梨木虱的時(shí)間生態(tài)位寬度明顯增大，多數(shù)天敵的時(shí)間生態(tài)位寬度顯著增加;梨園間作芳香植物可能通過(guò)改變中國(guó)梨木虱及其天敵類群的組成、時(shí)序特征和生態(tài)位特征等控制中國(guó)梨木虱的發(fā)生。

然而，在作物生產(chǎn)實(shí)踐中，另外一種間作模式以提高作物生產(chǎn)效益為主要目標(biāo)，大多并不考慮其他方面的影響。毫無(wú)疑問(wèn)，這種間作模式對(duì)節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響往往是多樣化的。Risch對(duì)已報(bào)道的150篇間作對(duì)植食性害蟲(chóng)種群影響的文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述，結(jié)果表明，在所綜述的文獻(xiàn)中間作使53%的害蟲(chóng)發(fā)生減輕，同時(shí)間作使18%的害蟲(chóng)種群增加，9%間作田和單作田害蟲(chóng)種群數(shù)量是相同的，20%是不確定的。Akbulut等以雜交白楊樹(shù)行間分別種植玉米、大豆、南瓜為處理，無(wú)種植作物的白楊樹(shù)林以及遠(yuǎn)離林木種植作物的田塊為對(duì)照，研究了田籬間作對(duì)林木、農(nóng)作物以及節(jié)肢動(dòng)物群落的影響。結(jié)果表明，在采集到的節(jié)肢動(dòng)物標(biāo)本中，在整個(gè)復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)樣地采集到118個(gè)科，在無(wú)林木的對(duì)照樣地采集到57個(gè)科，在白楊樹(shù)的對(duì)照樣地收集到44個(gè)科，各樣地之問(wèn)除多樣性指數(shù)外，均勻性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)均無(wú)差異。戈峰等應(yīng)用數(shù)量分析與能量測(cè)定相結(jié)合的方法，定量地分析和比較了華北棉區(qū)多樣化的間套作棉田生態(tài)系統(tǒng)與單作棉田生態(tài)系統(tǒng)中主要害蟲(chóng)、天敵的種群動(dòng)態(tài)，結(jié)果表明，多樣化的間套作系統(tǒng)增加了害蟲(chóng)群落的能量生產(chǎn)力，有利于天敵群落能量的生產(chǎn)，同時(shí)，套間作系統(tǒng)天敵對(duì)害蟲(chóng)的攝食利用效率減少，增加了植食性害蟲(chóng)對(duì)植株的攝入量。

本文研究表明，南疆地區(qū)3種果棉間作棉田節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)集中度指數(shù)與單作棉田相比均無(wú)顯著性差異。主要原因可能是，棗樹(shù)、蘋(píng)果樹(shù)、核桃樹(shù)的花期較早，與棉花生長(zhǎng)期不重合，同時(shí)3種果樹(shù)的害蟲(chóng)發(fā)生種類與棉花上害蟲(chóng)種類相似度低，因此果樹(shù)對(duì)棉田節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)影響不明顯。本研究的初步結(jié)果為南疆果棉間作模式下棉花害蟲(chóng)災(zāi)變機(jī)制的解析與綠色防控對(duì)策的制定提供了一定的科學(xué)依據(jù)。農(nóng)田節(jié)肢動(dòng)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(jìn)一步加強(qiáng)長(zhǎng)期性監(jiān)測(cè)，有助于全面探明果棉間作模式的推廣過(guò)程中棉田節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。