桃园生草对桃树上节肢动物群落多样性与稳定性的影响二次退修.docx

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桃园生草对桃树上节肢动物群落多样性与稳定性的影响二次退修

桃园生草对桃树节肢动物群落多样性与稳定性的影响

蒋杰贤万年峰**季香云淡家贵

（上海市农业科学院生态环境保护研究所上海低碳农业技术工程研究中心，上海201106）

摘要2009年和2010年对种植白三叶草的桃园（生草桃园）和非生草桃园的桃树节肢动物群落进行分析和比较。

结果表明，生草桃园天敌、中性类群和植食类群数量分别是非生草桃园的1.40~1.45、1.59~1.71和0.72~0.73倍，而节肢动物群落个体总数无显著差异；与非生草桃园相比，生草桃园桃树节肢动物群落丰富度（2009年和2010年分别为86.21±3.94、88.00±4.25）、多样性（2009年和2010年分别为5.24±0.06、5.48±0.06）和均匀性指数（2009年和2010年分别为0.82±0.01、0.85±0.01）均显著升高，而优势度指数（2009年和2010年分别为0.12±0.01、0.09±0.01）显著降低。

稳定性指数S/N、Sd/Sp与非生草桃园均无显著差异，但Nn/Np、Nd/Np及Sn/Sp均显著高于非生草桃园。

相关性分析表明，桃园无论生草与否，桃树节肢动物群落的均匀性指数与5个稳定性指数都有显著正相关性水平，而丰富度、个体数与5个稳定性指数都分别存在显著的负相关关系，且不受年际影响，而多样性指数与5个稳定性指数的相关关系在年际间变化较大。

关键词白三叶草桃园节肢动物群落多样性稳定性

中图分类号Q968.1,Q959.22　文献标识码　A

Impactofgroundcovervegetationonthediversityandstabilityofthearthropodcommunityinpeachorchards.JIANGJie-xian,WANNian-feng,JIXiang-yun,DANJia-gui（ShanghaiResearchCenterofLow-carbonAgriculturalEngineeringTechnology,EcologicalEnvironmentProtectionResearchInstitute,ShanghaiAcademyofAgriculturalSciences,Shanghai201106,China）

Abstract:

ThestudywasconductedintheShanghaiMunicipalityofEasternChina（121.41°E,31.03°N,4.3melevation）toevaluatethepotentialofgroundcovervegetationinenhancingthediversityandstabilityofarthropodsinpeachorchards.TheabundanceandstructurecompositionofarthropodcommunityinTrifoliumrepenscoveredpeachorchards（treatmentareas）andinoneswithoutgroundcover（controlareas）weresurveyedatabout10dintervalsfromMarchtoSeptemberin2010.Theresultsindicatedthattherewere83speciesofarthropodsbelongingto59familiesand12ordersincontrolareasand104speciesofarthropodsbelongingto66familiesand12ordersinthetreatmentareas.Therewere43speciesofphytophagousarthropodsbelongingto28families,23speciesofpredatoryarthropodsbelongingto15families,4speciesofparasiticarthropodsbelongingto4familiesand13speciesofneutralarthropodsbelongingto12familiesincontrolareas,whereasintreatmentareas,wecollected51speciesofphytophagousarthropodsbelongingto31families,30speciespredatoryarthropodsbelongingto16families,5speciesofparasiticarthropodsbelongingto5familiesand18speciesofneutralarthropodsbelongingto14families.Speciesrichness,Shannon’sdiversityandPielou’sevennessindexofarthropodswere83.733±4.932,4.966±0.110,0.795±0.014respectivelyintreatmentareas,whichweresignificantlyhigherthanthoseincontrolareasrespectively,whileBerger-Parker’sdominanceindexwas0.135±0.012,significantlylowerthanthatincontrolareas（0.184±0.018）.Therewerenosignificantdifferenceintotalnumbersofarthropodsbetweentreatmentandcontrolpeachorchards.Thenumberofbeneficial,neutralandphytophagousarthropodsintreatmentareaswas1.48,1.84and0.64timestheonesincontrolareasrespectively.NosignificantdifferencewasfoundinthestabilityindexS/NandSd/Spbetweentreatmentsandcontrols,whereasthestabilityindexNn/Np、Nd/NpandSn/Spoftreatments,whichwere0.883±0.123,1.714±0.683,0.781±0.040respectively,weresignificantlyhigherthanthoseofcontrolsrespectively.Pearson’scorrelationanalysisindicatedthatthereweresignificantnegativecorrelationsbetweenShannon’sdiversityindexandstabilityindex（Nd/Np,Sd/SpandS/N）,butnosignificantcorrelationbetweentheindexes（Nn/NpandSn/Sp）intreatmentareas;whereasthereweresignificantpositivecorrelationsbetweendiversityindexandstabilityindex（Nn/NpandNd/Np）andnocorrelationsbetweenindexes（Sd/Sp,Sn/SpandS/N）incontrolareas.

KeywordsTrifoliumrepens;peachorchard;arthropod;diversity;stability.

大面积种植单一品种的作物常导致农林生态系统中植被单纯、群落种类组成和结构趋于简单、生物多样性降低[1]、有害生物暴发[2-3]等诸多问题，而农田作物多样化种植有利于修复受损的生态系统，增强生物群落的稳定性[4-6]。

果园生草作为一种重要的植物多样化配植手段，能够增加天敌类群种类和数量[7-9]、降低害虫种群密度[10-11]、增强节肢动物群落多样性和稳定性[12]。

国内外有关桃园节肢动物群落结构特征及其群落动态的研究已有较多报道[13-15]，桃园生草影响节肢动物群落多样性和稳定性的研究也有报道[16]，但研究多样性与稳定性关系的报道鲜见。

本研究系统调查了生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落的组成结构及其种群数量，对其结构特征值和稳定性指数进行了分析，旨在为阐明桃园生草调控害虫的生态学机制提供依据。

1研究区域与研究方法

1.1研究区概况

试验在上海市浦东新区新场镇果园村水蜜桃桃园（31.03°N，121.41°E）进行。

桃园地处长江三角洲冲积平原前沿，海拔4.3m，属于北亚热带南缘东亚季风盛行地区。

处理区桃园林下为3年生密度均匀的白三叶草（TrifoliumrepensLinn），每年刈割2次，割草时留茬不低于0.10m。

对照区桃园地面保持光秃，不种草。

中晚熟品种“新凤蜜露”，树龄8~10年、树高2~2.5m、株行距为4m×4m。

面积各约3hm2。

1.2调查方法

群落调查方法参照毕守东等[17]和黄保宏等[18]。

棋盘式固定调查树冠丰满的桃树各30株，每棵桃树树冠分为上、中、下3个部分，并将各部分分为东南西北4个方位，将整个树冠分为12个资源单位，每个单位取1根长约30cm的代表性枝条，于2009年和2010年3—10月定点系统调查每个枝条从基部向外30cm内的节肢动物群落种类及其数量，每10d左右系统调查1次，每年各调查19次。

暂不能定名的物种，用80%的酒精保存，统一编号后带回室内鉴定。

生草桃园与非生草桃园农事管理及操作一致，农药使用种类、使用量及使用时间相同。

1.3分析方法

采用群落丰富度S、Shannon多样性指数

、Pielou均匀度指数

和Berger-Parker优势度指数

进行群落分析。

式中：

S为物种数；Pi为第i个物种个体数占总个体数的比例；Hmax为H’的最大理论值；Nmax为总群落中某个物种的最大个体数量；NT为总群落的个体数量。

用S/N、Nn/Np、Nd/Np、Sn/Sp、Sd/Sp和多样性值的变异系数（ds/dm）来反映群落的稳定性，式中：

S为物种数；N为群落个体总数；Nn为天敌个体数；Np为植食类群个体数；Nd为中性类群个体数；Sn为天敌物种数；Sp为植食类群物种数；Sd为中性类群物种数；ds为多样性值标准差；dm为多样性值平均值。

1.4数据处理

试验数据用MicosoftExcel和SPSS16.0软件进行统计分析、t检验和Pearson相关性分析。

2结果与分析

2.1桃园生草对桃树节肢动物群落结构特征值影响

2.1.1生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落结构特征值比较

表1　生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落结构特征值比较

Table1Comparisononarthropodcommunitystructurecharacteristicsindexbetweenpeachorchardswithgroundcoverandwithoutgroundcover（mean±SE）

年份

桃园类型

Peachorchardtype

个体数量

Individualnumber（head）

丰富度

Richness

多样性指数Diversityindex

均匀度指数Evennessindex

优势度指数Dominanceindex

2009

生草桃园Peachorchardwithgroundcover

854.00±76.79a

86.21±3.94a

5.24±0.06a

0.82±0.01a

0.12±0.01b

非生草桃园Peachorchardwithoutgroundcover

845.42±85.53a

70.63±3.54b

4.72±0.07b

0.77±0.02b

0.17±0.01a

2010

生草桃园Peachorchardwithgroundcover

1553.53±174.92a

88.00±4.25a

5.48±0.06a

0.85±0.01a

0.09±0.01b

非生草桃园Peachorchardwithoutgroundcover

1536.37±185.49a

73.89±3.81b

5.05±0.06b

0.82±0.01b

0.13±0.01a

同列不同字母表示差异显著（P<0.05）Differentlettersinthesamecolumnmeantsignificantdifferenceat0.05level.下同Thesamebelow.

从表1可见，2009年和2010年，桃园生草对桃树节肢动物群落个体总数都没有显著影响。

较非生草桃园，生草桃园节肢动物群落丰富度、多样性指数及均匀性指数都显著上升，分别增加了19.10~22.05%、8.51~11.02%、4.06~6.49%，而优势度指数下降了29.41~30.77%。

非生草桃园植食类、捕食类、寄生类和中性类节肢动物群落分别隶属29科45种、15科24种、4科4种、13科17种，而生草桃园分别增加了3科5种、1科5种、1科1种、1科3种；桃园生草后桃树植食类群数量减少了27.42~28.21%，而捕食类、寄生类和中性类群数量分别增加了38.61~44.99%、47.12~65.31%、58.95~71.47%；生草桃园天敌、中性类群和植食类群数量分别是非生草桃园的1.40~1.45、1.59~1.71和0.72~0.73倍，非生草桃园节肢动物群落数量主要集中在植食性类群，而桃园生草后植食性类群数量大幅下降而天敌和中性类群占据绝对优势，这表明桃园生草后天敌和中性类群对植食性类群的调控作用增强。

2.1.2生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落结构特征值动态变化

图1生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落结构特征值动态变化

Fig.1Dynamicsofarthropodcommunitystructurecharacteristicsindexbetweenpeachorchardswithgroundcoverandwithoutgroundcover.

由图1可知，无论生草与否，开始时桃树节肢动物群落物种数和个体数都较少，随着时间的推移，其丰富度和个体数都逐渐增加，但生草桃园节肢动物群落丰富度始终大于非生草桃园，中性类和天敌类数量也始终高于非生草桃园。

6—8月节肢动物群落丰富度相对比较稳定，2009年和2010年生草桃园最高值分别为102种、103种，较非生草桃园分别增加了17种、15种。

2009年5月中旬之前（萌芽期和花期），在生草桃园共调查到中性类、天敌类和植食类群数量分别为899、426和714头，分别是非生草桃园的2.02、1.71和0.82倍，而2010年5月中旬之前在生草桃园共调查到中性类、天敌类和植食类群数量分别为1089、460和835头，分别是非生草桃园的1.54、1.68和0.87倍。

5月中旬以后非生草桃园植食类群数量始终大于生草桃园，2009年和2010年最高峰分别是生草桃园的1.66倍和1.51倍。

4月中旬以后，生草桃园桃树节肢动物群落多样性和均匀性指数都始终高于非生草桃园，而优势度指数始终低于非生草桃园。

非生草桃园多样性指数在时间序列上变化相对较大（尤其是6—8月），2009年和2010年最高分别为5.26、5.47，最低分别为4.14、4.13，而生草桃园相对比较平稳。

2009年和2010年非生草桃园均匀性指数分别介于0.653~0.942、0.769~0.914之间，变化较大，而桃园生草后均匀性指数在时间序列上变化幅度较小。

2009年和2010年生草桃园节肢动物群落优势度指数平均值分别为0.120、0.092，显著低于非生草桃园，且在调查全期较稳定，说明桃园生草后显著增强了节肢动物群落分布均匀性。

2.2桃园生草对桃树节肢动物群落稳定性影响

2.2.1生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落稳定性比较

本文用节肢动物群落物种数（S）与总个体数（N）之比、天敌个体数（Nn）与植食类群个体数（Np）之比、中性类群个体数（Nd）与植食类个体数（Np）之比、天敌物种数（Sn）与植食类群物种数（Sp）之比、中性类群物种数（Sd）与植食类群物种数（Sp）之比和多样性值的变异系数（ds/dm）表示节肢动物群落的稳定性（表2）。

表2　生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落稳定性比较

Table2Comparisononstabilityindexofarthropodcommunitybetweenpeachorchardswithgroundcoverandwithoutgroundcover

年份

桃园类型

Peachorchardtype

S/N

Nn/Np

Nd/Np

Sn/Sp

Sd/Sp

ds/dm

2009

生草桃园Peachorchardwithgroundcover

0.117±0.010a

0.698±0.086a

1.216±0.392a

0.764±0.031a

0.498±0.048a

0.054

非生草桃园Peachorchardwithoutgroundcover

0.118±0.022a

0.338±0.038b

0.457±0.119b

0.688±0.027b

0.488±0.052a

0.067

2010

生草桃园Peachorchardwithgroundcover

0.078±0.012a

0.601±0.054a

1.084±0.236a

0.755±0.030a

0.525±0.044a

0.047

非生草桃园Peachorchardwithoutgroundcover

0.078±0.016a

0.324±0.037b

0.685±0.214b

0.683±0.025b

0.520±0.050a

0.052

S、N、Nn、Np、Nd、Sn、Sp、Sd、ds和dm分别指物种数、群落个体总数、天敌个体数、植食类群个体数、中性类群个体数、天敌物种数、植食类群物种数、中性类群物种数、多样性值标准差和多样性值平均值S,N,Nn,Np,Nd,Sn,Sp,Sd,dsanddmwerethetotalnumberofarthropodspecies,thetotalindividualnumberofarthropod,theindividualnumberofnaturalenemies,theindividualnumberofphytophagousarthropods,theindividualnumberofneutralarthropods,thespeciesnumberofnaturalenemy,thespeciesnumberofphytophagousarthropods,thespeciesnumberofneutralarthropods,thestandarderrofdiversityandmeanvalueofdiversityofarthropod,respectively.下同Thesamebelow.

无论是2009年还是2010年生草桃园的变异系数ds/dm的值都比非生草桃园的要小，说明桃园生草后桃树节肢动物群落稳定性更强。

对于指数S/N和Sd/Sp，生草桃园与非生草桃园之间没有显著差异；对于指数Nn/Np、Nd/Np和Sn/Sp，生草桃园均显著大于非生草桃园。

由于上述指标也反映了节肢动物群落对植食类群的调控作用，因此，生草桃园的天敌对植食类群在个体数量和种类上的直接抑制作用都显著强于非生草桃园，中性类群对植食类群在个体数量上间接调控作用也显著强于非生草桃园。

2.2.2生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落稳定性指数动态变化

图2生草桃园与非生草桃园桃树节肢动物群落稳定性指数动态变化

Fig.2Dynamicsofstabilityindexofarthropodcommunityinpeachorchardswithgroundcoverandwithoutgroundcover.

S、N、Nn、Np、Nd、Sn、Sp、Sd、ds和dm分别指物种数、群落个体总数、天敌个体数、植食类群个体数、中性类群个体数、天敌物种数、植食类群物种数、中性类群物种数、多样性值标准差和多样性值平均值S,N,Nn,Np,Nd,Sn,Sp,Sd,dsanddmwerethetotalnumberofarthropodspecies,thetotalindividualnumberofarthropod,theindividualnumberofnaturalenemies,theindividualnumberofphytophagousarthropods,theindividualnumberofneutralarthropods,thespeciesnumberofnaturalenemy,thespeciesnumberofphytophagousarthropods,thespeciesnumberofneutralarthropods,thestandarderrofdiversityandmeanvalueofdiversityofarthropod,respectively.

从图2可见，在2009年和2010年两年间，对于指数Nn/Np、Nd/Np和Sn/Sp（仅2010年3月27日除外），生草桃园均始终大于非生草桃园，说明生草桃园天敌对植