广西生态茶园和普通茶园的节肢动物群落结构和稳定性分析

陈恩海，黄立飞，廖冬晴，安丰轩*

(1. 广西职业技术学院，南宁 530226；2. 广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室，南宁 530007)

茶树Camelliasinensis是多年生常绿作物，为茶园生态系统中的各种节肢动物提供着较为稳定的栖息地、温度、湿度、食物等生活条件，相对于水稻OryzasativaL.、玉米ZeamaysL.、小麦TriticumaestivumL.等普通农田，茶园生态环境较为稳定，病虫害和天敌种类繁多(叶火香等, 2016; 李慧玲等, 2016)。广西是全国重要的茶叶生产基地，种茶历史悠久，包括桂东、桂南、桂北、桂西和桂中五大产茶区，有着独特的地域优势和民族特色，发展优势明显。已有报道中关于茶园中的节肢动物的群落多样性结构研究报道较多(黎健龙等, 2013; 叶火香等, 2016; 毕守东等, 2020; 冷扬等, 2020)，群落中节肢动物的物种数和个体数量是影响群落结构多样性指数的重要因素，茶园节肢动物的群落多样性和稳定性与害虫的防控效果密切相关。掌握茶园中病虫害的发生发展规律、利用合理有效的农业措施来保护和利用生物多样性，可增加生态控制的效能，从而可减少化学农药防治带来的严重问题(廖冬晴等, 2008; 潘铖等, 2015)。近年来，茶园主要害虫的发生为害日趋严重且科学防控技术匮乏，邓欣和谭济才(2002)报道在生态茶园中害虫-天敌种群间平衡状态较好，相对于普通茶园，其自然天敌控制能力更强，但对于广西茶园的节肢动物群落结构和稳定性研究的相关报道较少，本文研究生态茶园与普通茶园节肢动物群落物种多样性指数等群落结构的差异，分析多样性与稳定性的关系，为揭示不同茶园群落结构差异机理和茶园害虫的综合防控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 调查地点和时间

调查地点为广西主要茶产区，取点为广西梧州苍梧县(东经106°47′～107°15′, 北纬22°03′～22°42′)、柳州三江(东经108°53′～109°52′, 北纬25°22′～26°20′)、百色凌云(东经106°23′～106°55′, 北纬24°06′～25°37′)、来宾金秀(东经109°50′～110°27′, 北纬23°40′～24°28′)、南宁横州(东经108°48′～109°37′, 北纬22°08′～23°30′)的不同茶园(每个点选生态茶园和普通茶园各1个，见表1)，调查时间2020年5月至2020年10月，在茶园节肢动物发生量较大的时间开展调查。茶园的管理方式：生态茶园不使用化学农药和化肥，普通茶园按常规的管理方法如年施肥1次、打药2～3次、修剪1次。

表1 主要调查地点与茶园类型Table 1 Location and stype of tea garden in Guangxi

1.2 调查方法

采用棋盘式取样法，随机在每个茶园选取10个 2 m长的样方，先目测调查，每样方随机选取20 cm长的茶枝，先调查一些飞翔或跳跃能力不太强的害虫及天敌等节肢动物的种类和个体数，接着对每样方中的所有枝条拍打，同时用装有洗衣粉液的方盘接虫(方盘长40 cm、宽40 cm、高6 cm，洗衣粉水溶液浓度为1 000倍)，调查记录所有节肢动物如昆虫、蜘蛛、螨类物种数和个体数，对于部分不确定的物种进行编号并保存，带回室内鉴定，统计分类。

1.3 分析方法

运用Shannon-Wiener多样性指数、丰富度指数、群落物种优势度和物种均匀度指数等对不同茶园中节肢动物群落的结构等进行分析。

1.3.1节肢动物物种组成

根据动物的食性将节肢动物分为害虫(螨)、天敌物种和中性物种，其中的蜘蛛类和捕食螨列为天敌，计算分析不同茶园的害虫(螨)物种数和个体数、天敌的物种数和个体数、中性物种数和个体数等，统计所有的物种数和总个体数。

1.3.2物种多样性指数

采用Shannon-Wiener多样性指数(diversity index,H′)多样性指数来分析群落的多样性(Pielou, 1966)，公式如下：H′=-ΣPilnPi，其中Pi为第i个科的个体占总个体数的比例。

1.3.3均匀度指数

均匀度指数(Evenness,E)：E=H/Hmax。式中，H为实际观察到的物种多样性指数；Hmax为最大的多样性指数(Pielou, 1966)。

1.3.4优势度指数

优势度指数(Dominance,D)：D=Nmax/N。式中，Nmax为群落中数量最多的物种的个体数量，N为所有物种全体的个数总和(Mclntosh, 1991)。

1.3.5群落相似性系数

采用二元变量距离系数中的Jaccard相似性公式计算相似性系数(q)(唐启义和冯明光, 2002)。根据Jaccard相似性原理，当q=0.00～0.25表示群落间极不相似，q=0.25～0.50表示满意群落间中等不相似，q=0.50～0.75表示群落间中等相似，q=0.75～1.00表示群落间极相似。

1.3.6节肢动物群落稳定性

以天敌的物种数Sn和害虫的物种数Sp的比值Sn/Sp、及天敌个体数St和害虫个体数Sb的比值St/Sb、以及Sn+p/St+b作为判断茶园中节肢动物的群落稳定性的指标参数，称之为稳定性指数，如果稳定性指数越大，群落的稳定性就越高(李桂亭等, 2010; 毕守东等, 2020)。

1.3.7关联度分析

应用灰色关联度方法综合分析物种数等6个群落特征参数：物种数(X1)、物质个体数(X2)、均匀度(X3)、丰富度(X4)、优势度(X5)、益害个体数比(X6)与多样性指数(Y)之间关系程度，可分析多样性指数Y与其它6个群落结构特征参数间的密切关系程度。对关联度值进行标准化的处理，用最大关联度值除以其它关联度值，所得商即为密切指数，密切指数最大者为与多样性指数关系最密切的特征参数，依次类推(毕守东等, 2020)。

2 结果与分析

2.1 茶园节肢动物物种组成

在广西茶园共调查到节肢动物6 620头，共34种(见表2)，其中害虫(螨)17种，优势种群是：小贯小绿叶蝉EmpoascapirisugaMatumura、茶蓟马ScirtothripsdorsalisHood、桃蚜MyzuspersicaeSulzer.、白粉虱TrialeurodesvaporariorumWestwood；天敌8 种，优势种群是：粽管巢蛛ClubionajaponicolaBoeset Str.、八斑球腹蛛TheridionoctomaculatumBoes.etStr.、异色瓢虫Harmoniaaxyridis(Pallas)；中性昆虫9种，优势种群是：蚊科类Culicidae、蚁类Formicidae等。

表2 广西生态茶园和普通茶园的节肢动物组成Table 2 Composition of the arthropod community in Guangxi tea garden

2.2 不同类型茶园节肢动物群落多样性的差异

广西不同地域的生态茶园和普通茶园的节肢动物群落的物种数、个体数、物种丰富度、均匀度指数、多样性指数和优势度指数见表3。结果表明两种类型的茶园的群落特征指数间是有差异的，总体来看，生态茶园物种数、丰富度、多样性指数、均匀度和优势度高于普通茶园。从地点来看，百色凌云和来宾金秀的节肢动物群落多样性指数、丰富度、均匀度和优势度相对更高一些。

表3 广西不同类型茶园节肢动物的群落特征相关参数Table 3 Characteristic parameters of the arthropod community in Guangxi tea garden

2.3 不同类型茶园群落相似性系数

根据Jaccard相似性原理，梧州苍梧生态茶园和百色凌云生态茶园、梧州苍梧普通茶园和百色凌云生态茶园等两两之间群落相似性系数q=0.444～0.4828，所以它们两两之间为中等不相似。梧州苍梧生态茶园和梧州苍梧普通茶园、梧州苍梧生态茶园和南宁横州生态茶园、梧州苍梧生态茶园和南宁横州普通茶园、梧州苍梧普通茶园和南宁横州生态茶园等两两之间的群落相似性系数q=0.75～0.9355，所以它们两两之间为极度相似关系。其它茶园两两之间的群落相似性系数q在0.50～0.75之间，因此它们间为中等相似关系，详见表4。

表4 广西不同茶园节肢动物的群落相似性系数Table 4 Comparability index of arthropod community in Guangxi tea garden

2.4 不同类型茶园节肢动物群落稳定性

从结果来看(表5)，益害个体数比最高的是来宾金秀生态茶园0.2667，其次是的百色凌云生态茶园0.2214、梧州苍梧生态茶园0.1767，益害物种数比和(天敌+害虫)种/个数最高的是来宾金秀生态茶园0.0737，其次是梧州苍梧生态茶园0.0691、百色凌云生态茶园0.0625，总的趋势是生态茶园的数值比普通的值大，根据“稳定性指数越大，群落稳定性越高”的原则初步判断生态茶园的节肢动物群落稳定性比普通茶园的强一些。

表5 不同类型茶园的Sn/Sp、St/Sb和Sn+p/St+b值Table 5 Sn/Sp, St/Sb and Sn+p/St+b values in Guangxi tea gardens

2.5 不同类型茶园关联度分析

对物种多样性指数与其他特征参数间的关联度进行标准化处理，得出物种多样性与其他参数的灰色关联度(表6)。最大绝对差值Δmax=3.74525，最小Δmin=0.0199，关联系数：G(1,1)=0.29871、G(1,2)=0.30457、G(1,3)=0.47580、G(1,4)=0.66373、G(1,5)=0.68624、G(1,6)=0.67263，关联序：X5>X6>X4>X3>X2>X1，与多样性指数关系密切的前3个群落特征参数依次是优势度(X5,G(1,5)=0.68624)、益害物种的个体数比(X6,G(1,6)=0.67263)、丰富度(X4,G(1,4)=0.66373)，表明群落的优势度、益害个体数比和物种丰富度对物种多样性指数的大小影响较大，其中群落优势度是与多样性指数关系最密切的特征参数。

表6 多样性指数(Y)与其它6个特征参数灰色关联度的标准化值Table 6 Standardized value of grey correlation degree between diversity index and other six characteristic parameters

3 结论与讨论

多样性与稳定性的关系密切，张立敏等(2010)曾用中性理论来分析得出物种的多样性增加是群落稳定性增强的主要因素，Doak(1998)也提出群落的容纳能力即多样性和物种间的维持机制是决定群落稳定性的关键因子，Tscharntkeetal.(2005)报道茶园物种的多样性与群落稳定性密切相关，一般多样性越大则稳定性越好。本文的研究结果也与这些观点相符。

影响茶园节肢动物的群落多样性的因素很多，其中包括环境因子和人为活动干扰。调查结果表明，广西生态茶园多数位于生态环境较好的区域，很多是山坡地或丘陵茶园，茶园周围的物种丰富，茶园不使用或很少使用化肥和化学农药，节肢动物尤其是天敌的物种数多，主要害虫数量占比少，群落的多样性指数、均匀度和丰富度指数更高，生态茶园相对于普通茶园生态稳定性更高，这与已有报道的研究结论一致(韩宝瑜等, 2006)。柯胜兵等(2011)报道低海拔茶园的群落多样性指数和群落稳定性相对高海拔茶园的大，海拔是影响生物多样性分布的重要因子(王敏等, 2020; 阿尔孜姑丽·肉孜等, 2021)。本研究调查分析中发现有些普通茶园的优势害虫个体数相对较多且数量波动大，这也可能与地理位置和人为干扰活动有关，深层次的结论需要更进一步的调查分析。

茶园节肢动物的群落多样性与害虫控制效果关系密切，提高节肢动物群落的多样性，有利于茶园害虫的持续控制。昆虫群落与周围景观格局存在重要联系，且不同生境类型对其影响存在差异(李浩等, 2022)。邓欣和谭济才(2002)报道在生态控制的茶园中害虫和天敌的种类多、数量少，害虫-天敌种群间平衡状态较好，而普通茶园生态系统相对单一，周边植物物种相对较少，茶树主要优势害虫明显，物种数量、天敌种类数量相对较少，群落多样性指数、均匀度和丰富度指数低于生态茶园。这从某种程度上可以解释生态茶园自然天敌控制力较强而对于化学农药依赖程度相对较低的原因，增加茶园生态环境多样性，促进节肢动物多样化，可以提高茶园的稳定性(黎健龙等, 2013)。为推动茶园害虫的生态控制提供了理论依据，也为生态茶园建设提供了思路。

为更加科学合理地评估广西生态茶园和普通茶园的群落结构和稳定性，以后还需开展多年度多轮次调查，并对气象因子、景观格局等因子对节肢动物的发生进行深入分析，找到害虫发生及防控的关键，了解广西不同茶园节肢动物的群落结构特点，为制定高效绿色的害虫绿色防控措施提供科学的理论依据。