果棉间作对棉田节肢动物群落结构的影响

李海强 张建萍 陆宴辉

关键词果棉间作;节肢动物;群落结构;多样性指数

新疆是当前我国的第一大棉花主产区，2018年全疆棉花种植面积为249.13万hm2，占全国棉花播种面积的74.31%;皮棉产量为511.10万t，占全国总产量的83.84%。新疆也是著名的“瓜果之乡”，全疆红枣、核桃、苹果、杏等果树种植面积约为133万hm2，其中南疆地区果树种植面积占总面积的80%。近年来，为了有效利用土地资源、增加农民经济收入，果棉间作栽培模式在南疆地区被广泛推广应用。

与单作模式相比，间作模式增加了作物种类，改变了作物布局，导致昆虫食物资源、农田小气候等多方面变化，进而可能对节肢动物群落结构产生一定影响。如Shi等对不同生境类型枣园节肢动物群落结构进行了研究，对其多样性指数、均匀度指数和相对稳定性指数比较发现有杂草的枣园明显高于无杂草枣园，与大豆和棉花间作的枣园明显大于与大豆间作枣园，而优势度指数则相反，这表明在枣园合理间作多种作物或者适当保留一定的杂草，可以增加枣园天敌的物种数量和节肢动物群落结构的多样性和均匀度。贾永超等研究了玉米单作田、玉米马铃薯间作田、玉米马铃薯向日葵间作田天敌节肢动物群落的组成和结构，发现天敌群落多样性指数、丰富度指数和均匀度指数均表现为玉米马铃薯向日葵间作田、玉米马铃薯间作田高于玉米单作田，3种不同种植模式玉米田中以玉米马铃薯向日葵间作田天敌节肢动物群落种类最丰富、稳定性最强。胡雅辉等研究表明，桃李间作对桃树上步甲群落的物种组成和丰富度没有显著影响，对整个天敌群落也无显著影响。不难发现，不同间作模式对节肢动物群落结构的影响不一致。

关于南疆果棉间作棉田中的節肢动物群落结构、种群动态已有部分研究。如王伟等通过对杏棉间作棉田昆虫种群数量进行了研究，结果表明，间作棉田牧草盲蝽Lygus pratensis和棉叶螨种群数量显著低于单作田，但间作棉田蜘蛛类天敌种群数量高于单作棉田。针对南疆普遍存在的其他果棉间作模式尚缺乏相关研究。为此，本文系统评价了3种果棉间作模式（枣棉间作、苹果棉间作、核桃棉间作）对棉田节肢动物群落结构的影响。

1材料与方法

1.1试验点选择

1.1.1枣棉间作模式

在阿克苏市，2014年选取12个试验点，其中拜什吐格曼乡8个、哈拉塔勒镇1个、托普鲁克乡3个;2015年选取12个点，其中拜什吐格曼乡7个、克孜勒镇5个。在同一年份，相邻两个试验点之间问隔2～10 km。在每个试验点，选择枣棉间作田和棉花单作田各1块，每块田面积大于1hm2，两块田间隔距离小于50m，同时棉花长势与农事管理基本一致。试验点的枣树均为树龄8～12年的‘骏枣Ziziphusjujuba，行株距为4mX2m。棉花为陆地棉Gossypium hirsutum，品种为‘中棉所49，1膜4行栽培，膜宽1.5m，宽行距为50cm，窄行距为20cm，株距为10cm。间作棉田中，相邻两行枣树间种植2个地膜8行棉花。

1.1.2苹果棉间作模式

在阿克苏市，2014年调查了12个试验点，其中拜什吐格曼乡3个试验点，依杆其乡8个试验点，温宿县青年农场1个试验点;2015年调查了12个试验点，其中拜什吐格曼乡3个试验点，依杆其乡8个试验点，温宿县克孜勒镇1个试验点。在每个试验点，选择苹果棉问作田和棉花单作田各1块，每块田面积大于1hm2，两块田间隔距离小于50m，同时棉花长势与农事管理基本一致。在各试验点，苹果树Maluspumila树龄为9～13年，行株距为6m×4m。棉花品种为‘中棉所49，1膜4行栽培，膜宽1.5m，宽行距为50cm，窄行距为20cm，株距为10cm。在间作棉田，相邻两行苹果树间种植4个地膜16行棉花。

1.1.3核桃棉间作模式

2017年调查了12个试验点，其中温宿县克孜勒镇3个试验点，温宿县古勒阿瓦提乡1个试验点，托普鲁克乡8个试验点;2018年调查了9个试验点，其中温宿县克孜勒镇3个试验点，温宿县古勒阿瓦提乡2个试验点，托普鲁克乡4个试验点。在每个试验点，选择核桃棉间作田和棉花单作田各1块，每块田面积大于1hm2，两块田间隔距离小于50m，同时棉花长势与农事管理基本一致。试验点核桃树Juglans regia树龄7～9年，行株距为8m×4m。棉花品种为‘中棉所49，1膜4行栽培，膜宽1.5m，宽行距为50cm，窄行距为20cm，株距为10cm。间作棉田中，相邻两行核桃树间种植5个地膜20行棉花。

1.2调查内容

试验点选取时，用手持GPS仪记录每个点的经纬度。每年6月中旬（棉花现蕾初期）、7月中旬（棉花花期）、8月中旬（棉花铃期），对每个试验点的间作棉田和单作棉田各开展1次调查。每次调查时，每块棉田采用5点对角线取样，每点调查20株棉花，利用目测法系统调查每个棉株上节肢动物的种类和数量，并逐一进行记录。

1.3统计方法

数据利用Excel 2013和SAS 9.4软件计算处理。昆虫群落结构指数中多样性指数（diversity in-dex，H）采用Shannon-Wiener多样性指数表示，群落均匀度指数（evenness index，J）以多样性指数与理论最大多样性指数来表示，优势集中度（dominantconcentration，C）用Simpson优势度指数表示。计算公式如下：

将每个试验点中每块棉田（单作或间作棉田）5个取样点的每种节肢动物数量求和后，按百株虫量来统计每个物种的数量，在此基础上计算群落结构指数。同一年份内，同一种植模式下的不同试验点作为平行重复，利用单因素方差分析（One-wayANOVA）进行间作模式与单作模式下节肢动物群落指数的差异比较。

2结果与分析

2.1枣棉间作对棉田节肢动物群落结构的影响

2014年，间作模式下共调查到节肢动物个体总数为234842头，其中害虫221471头、天敌13371头;单作模式下节肢动物为311395头，其中害虫295061头、天敌16334头。2015年，间作模式下共调查到节肢动物个体总数为133496头，其中害虫125811头、天敌7685头;单作模式下节肢动物共143823头，其中害虫137605头、天敌6218头。

由表1可知，对于整个棉田节肢动物群落，间作模式与单作模式的群落多样性指数（2014，P=0.241;2015，P=0.141）、群落均匀度指数（2014，P=0.270;2015，P=0.231）以及优势集中度指数（2014，P=0.222;2015，P=0.122）均无显著差异。对害虫亚群落，间作模式与单作模式的群落多样性指数（2014，P=0.251;2015，P=0.120）、群落均勻度指数（2014，P=0.288;2015，P=0.206）、优势集中度指数（2014，P=0.216;2015，P=0.234）均无显著差异。对天敌亚群落，间作模式与单作模式的群落多样性指数（2014，P=0.479;2015，P=0.396）、均匀度指数（2014，P=0.388;2015，P=0.713）、优势集中度指数（2014，P=0.634;2015，P=0.733）也无显著差异。

2.2苹果棉间作模式对棉田节肢动物群落结构的影响

2014年间作模式下共调查到节肢动物个体总数为454587头，其中害虫432647头、天敌21940头;单作模式下节肢动物为480716头，其中害虫458602头、天敌22114头。2015年间作模式共调查到节肢动物个体总数为770 875头，其中害虫748831头、天敌22044头;单作模式下节肢动物个体总数为538122头，其中害虫521114头、天敌17008头。

由表2可知，对于整个棉田节肢动物群落，苹果棉间作模式与单作模式的群落多样性指数（2014，P=0.698;2015，P=0.116）、群落均匀度指数（2014，P=0.723;2015，P=0.186）以及优势集中度指数（2014，P=0.639;2015，P=0.134）均无显著差异。

对害虫亚群落，苹果棉间作模式与单作模式的群落多样性指数（2014，P=0.702;2015，P=0.058）、群落均匀度指数（2014，P=0.726;2015，P=0.055）以及优势集中度指数（2014，P=0.758;2015，P=0.053）也无显著差异。

对天敌亚群落，苹果棉间作模式与单作模式的群落多样性指数（2014，P=0.626;2015，P=0.939）、群落均匀度指数（2014，P=0.880;2015，P=0.992）以及优势集中度指数（2014，P=0.705;2015，P=0.768）也无显著差异。

2.3核桃棉间作对棉田节肢动物群落结构的影响

2017年12个核桃棉间作试验点共调查到节肢动物个体总数为41711头，其中害虫37781头、天敌3930头;单作模式下节肢动物为88712头，其中害虫76762头、天敌11950头。2018年间作模式共调查到节肢动物个体总数为23927头，其中害虫21363头、天敌2564头;单作模式下节肢动物个体总数为64485头，其中害虫56739头、天敌7746头。

由表3可知，对于整个棉田节肢动物群落，间作模式与单作模式的群落多样性指数（2017，P=0.451;2018，P=0.310）、群落均匀度指数（2017，P=0.876;2018，P=0.719）以及优势集中度指数（2017，P=0.298;2018，P=0.111）均无显著差异。

对害虫亚群落，间作模式与单作模式的群落多样性指数（2017，P=0.726;2018，P=0.956）、群落均匀度指数（2017，P=0.726;2018，P=0.055）以及优势集中度指数（2017，P=0.761;2018，P=0.659）均无显著差异。

对天敌亚群落，间作模式与单作模式的群落多样性指数（2017，P=0.729;2018，P=0.579）、群落均匀度指数（2017，P=0.599;2018，P=0.607）以及优势集中度指数（2017，P=0.876;2018，P=0.469）均无显著差异。

3结论与讨论

在作物害虫生态调控中，间作是一种常见措施，可以通过促进天敌保育、调控农田节肢动物群落结构及其动态控制害虫的发生为害。如Hummel等研究了小麦与油菜间作对步甲群落多样性的影响，结果表明，与小麦单作、油菜单作相比小麦油菜间作田多样性指数、均匀度指数均有显著的增加，同时增加了步甲的种群数量。师光禄等研究发现枣园种草不仅提高了枣树上捕食性天敌的种群数量，同时也增加了捕食性天敌控制害虫的稳定性和可持续性。师光禄等研究了枣树和牧草间作对枣园捕食性天敌与害虫群落的影响，结果表明间作枣园害虫物种数、多样性和均匀度明显大于未间种牧草的枣园;单作枣园的天敌优势度明显大于间种牧草枣园，间作枣园捕食性天敌个体数与害虫个体数的比值大于单作枣园。魏巍等研究了梨树与不同芳香植物间作对中国梨木虱Psylla chinesis及其天敌类群组成、时间生态位的变化，结果表明，间作区中国梨木虱的时间生态位宽度明显增大，多数天敌的时间生态位宽度显著增加;梨园间作芳香植物可能通过改变中国梨木虱及其天敌类群的组成、时序特征和生态位特征等控制中国梨木虱的发生。

然而，在作物生产实践中，另外一种间作模式以提高作物生产效益为主要目标，大多并不考虑其他方面的影响。毫无疑问，这种间作模式对节肢动物群落结构的影响往往是多样化的。Risch对已报道的150篇间作对植食性害虫种群影响的文献进行了综述，结果表明，在所综述的文献中间作使53%的害虫发生减轻，同时间作使18%的害虫种群增加，9%间作田和单作田害虫种群数量是相同的，20%是不确定的。Akbulut等以杂交白杨树行间分别种植玉米、大豆、南瓜为处理，无种植作物的白杨树林以及远离林木种植作物的田块为对照，研究了田篱间作对林木、农作物以及节肢动物群落的影响。结果表明，在采集到的节肢动物标本中，在整个复合农林系统样地采集到118个科，在无林木的对照样地采集到57个科，在白杨树的对照样地收集到44个科，各样地之问除多样性指数外，均匀性指数、优势集中度指数均无差异。戈峰等应用数量分析与能量测定相结合的方法，定量地分析和比较了华北棉区多样化的间套作棉田生态系统与单作棉田生态系统中主要害虫、天敌的种群动态，结果表明，多样化的间套作系统增加了害虫群落的能量生产力，有利于天敌群落能量的生产，同时，套间作系统天敌对害虫的摄食利用效率减少，增加了植食性害虫对植株的摄入量。

本文研究表明，南疆地区3种果棉间作棉田节肢动物群落多样性指数、均匀度指数和优势集中度指数与单作棉田相比均无显著性差异。主要原因可能是，枣树、苹果树、核桃树的花期较早，与棉花生长期不重合，同时3种果树的害虫发生种类与棉花上害虫种类相似度低，因此果树对棉田节肢动物群落结构影响不明显。本研究的初步结果为南疆果棉间作模式下棉花害虫灾变机制的解析与绿色防控对策的制定提供了一定的科学依据。农田节肢动物群落常处于不断的演替之中，南疆果棉间作模式也不例外，有待进一步加强长期性监测，有助于全面探明果棉间作模式的推广过程中棉田节肢动物群落结构的变化规律。