小頭鉤螞蟻菌圃在蔗田的空間分布型研究

小頭鉤螞蟻菌圃在蔗田的空間分布型研究

0小頭鉤害蟲防控【研究意義】作為廣西的著名“中國糖都”，廣西崇左市糖業(yè)占全國約三分之一。但近年來崇左甘蔗受白蟻危害較為嚴(yán)重,甘蔗受白蟻為害平均株率達(dá)26.32%,部分高達(dá)41.71%(潘雪紅等,2012)。小頭鉤白蟻[Ancistrotermiesdimorphes(TsaietChen)]又稱小頭蠻白蟻,由我國著名白蟻分類學(xué)家蔡幫華教授于1963年首次發(fā)現(xiàn)并命名,其分布范圍較廣,在我國的廣西(龍州、扶綏、崇左、大新、隆安、寧明、憑祥)和云南省(河口、金平、屏邊、沅江、景洪)等地均有分布(黃復(fù)生等,1989;林日釗等,1994)。小頭鉤白蟻取食植物種類較廣泛,主要有大葉桉、小葉桉、榕樹、樟樹、龍眼樹、杉木、甘蔗、木薯等(謝璋和朱檢林,1985),是近年來崇左市甘蔗產(chǎn)區(qū)的優(yōu)勢(shì)白蟻種類,常造成大面積為害,導(dǎo)致甘蔗嚴(yán)重減產(chǎn),產(chǎn)糖率降低(賈豹,2012),如何有效防控小頭鉤白蟻為害是當(dāng)前生產(chǎn)上亟待解決的問題。小頭鉤白蟻屬培菌類白蟻,其菌圃呈衛(wèi)星狀分散分布在土層中(賈豹,2012),亦可分布于土垅大白蟻或黃翅大白蟻的巢腔周圍(黃復(fù)生等,1989;賈豹,2012),通過開展小頭鉤白蟻菌圃在土層中的分布規(guī)律研究,不僅有助于深入揭示該種白蟻的培菌行為,還對(duì)有效進(jìn)行該種白蟻的誘殺具有重要的指導(dǎo)作用?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】白蟻是一種社會(huì)性昆蟲,危害具有隱蔽性、嚴(yán)重性、可傳播性和廣泛性等特點(diǎn),常對(duì)農(nóng)林植物造成嚴(yán)重危害(林樹青等,1989),是危害甘蔗的一類重要地下害蟲(潘雪紅等,2012)。據(jù)報(bào)道,蔗田常見的白蟻種類有12種(周至宏等,1999),其中以黑翅土白蟻(Odontotermesformosanus)、臺(tái)灣乳白蟻(Coptotermesformosanus)、黃翅大白蟻(Macrotermesbarneyi)、海南土白蟻(Odontotermeshainanensis)、小頭鉤白蟻等(馮奕璽,2007)最為常見。目前有關(guān)小頭鉤白蟻的研究報(bào)道甚少。謝璋和朱檢林(1985)、黃復(fù)生等(1989)曾報(bào)道小頭鉤白蟻蟻巢內(nèi)及蟻巢周圍均存在大量呈衛(wèi)星狀分布的腔室和菌圃,但由于其巢群大小、菌圃的分布與巢體的關(guān)系,以及擴(kuò)散為害規(guī)律等問題尚未清楚,給該種白蟻的有效防治帶來極大困難。【本研究切入點(diǎn)】空間分布格局是物種種群三動(dòng)態(tài)之一(馬世駿,1964),由物種的遺傳特性和生態(tài)環(huán)境條件所決定(尹炯等,2012)。迄今為止,有關(guān)昆蟲種群空間分布格局的研究報(bào)道很多(尹炯等,2012;曹川健等,2012;矯振彪,2012),但有關(guān)白蟻菌圃空間分布格局尚未見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用聚集度指標(biāo)法和回歸模型法對(duì)小頭鉤白蟻菌圃在蔗田中的分布型進(jìn)行系統(tǒng)研究,明確小頭鉤白蟻菌圃在蔗田土層中的水平和垂直分布規(guī)律,為找尋白蟻蟻巢和確定巢群大小提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1研究時(shí)間和地點(diǎn)調(diào)查時(shí)間為2010年10月至2011年5月;調(diào)查地點(diǎn)為廣西崇左市馱盧鎮(zhèn)和江州鎮(zhèn)的甘蔗田。1.2調(diào)查菌苗圃的寬和土坑在小頭鉤白蟻的發(fā)生區(qū)域,每666.7m2設(shè)一塊樣地,共設(shè)7塊樣地,每塊樣地采用棋盤式抽樣法調(diào)查20個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)挖取長×寬×深=0.5m×0.5m×1.0m的土坑,記錄每個(gè)樣點(diǎn)中采集到菌圃的數(shù)量和深度(菌圃頂端到地面的垂直距離)。根據(jù)菌圃在土層中的深度,以10.0cm為一段,每樣點(diǎn)按10.0cm以下、10.0~19.9cm、20.0~29.9cm、30.0~39.9cm、40.0~49.9cm和50.0cm以上,劃分為6段,統(tǒng)計(jì)每塊蔗田中不同深度范圍內(nèi)菌圃的數(shù)量。1.3聚集度指標(biāo)法和回歸模型法分別計(jì)算調(diào)查的7塊蔗田所得數(shù)據(jù)的每樣點(diǎn)平均菌圃數(shù)(m)和方差(S2),采用聚集度指標(biāo)法和回歸模型法(張孝羲,2002;徐汝梅,2005)分別測(cè)定小頭鉤白蟻菌圃在蔗田的空間分布型。1.3.1k值及m型指標(biāo)的選取(1)CA指標(biāo)。采用Cassie(1962)提出的CA=(S2/m-1)/m來評(píng)判。當(dāng)CA<0時(shí)為均勻分布;當(dāng)CA=0時(shí)為隨機(jī)分布;當(dāng)CA>0時(shí)為聚集分布。(2)負(fù)二項(xiàng)分布K值。采用Water(1959)提出的負(fù)二項(xiàng)分布K值來評(píng)判,K=m2/(S2-m),K值越小,聚集度越大,當(dāng)K值為8以上時(shí),可以認(rèn)為屬于隨機(jī)分布。(3)I指標(biāo)。采用David和Moore(1954)提出的I指標(biāo)來評(píng)判,I=S2/m-1,當(dāng)I<0時(shí)為均勻分布;當(dāng)I=0時(shí)為隨機(jī)分布;當(dāng)I>0時(shí)為聚集分布。(4)m*/m指標(biāo)。采用Lloyd(1967)提出的m*/m指標(biāo)來評(píng)判,m*=m+S2/m-1(m*為平均擁擠度,m為樣本平均數(shù)),當(dāng)m*/m<1時(shí)為均勻分布;當(dāng)m*/m=1時(shí)為隨機(jī)分布;當(dāng)m*/m>1時(shí)為聚集分布。1.3.2種群分布的隨機(jī)性(1)Taylor的冪法則。采用Taylor(1961)提出的方法,用樣方均數(shù)m與方差S2關(guān)系建立回歸模型:lgS2=lga+blgm,當(dāng)lga=0,b=1時(shí)為隨機(jī)分布;當(dāng)lga>0,b=1時(shí),種群在一切密度下都是聚集的,但其聚集強(qiáng)度不因種群密度的改變而改變?yōu)殡S機(jī)分布;當(dāng)lga>0,b>1時(shí),種群在一切密度下都是聚集的,且其聚集強(qiáng)度與種群密度有關(guān)。(2)平均擁擠度(m*)與平均數(shù)的回歸關(guān)系。由Iwao(1971)提出的平均擁擠度(m*)與平均數(shù)的回歸關(guān)系:m*=α+βm,用不同的α和β組來提供不同分布型性質(zhì)。當(dāng)α=0,β=1時(shí),種群分布型為隨機(jī)型;當(dāng)(1)α>0,β=1,或(2)α=0,β>1,或(3)α>0,β>1時(shí),種群分布型為聚集型。其中(1)時(shí)為奈曼-A型,屬于(2)和(3)時(shí),為負(fù)二項(xiàng)分布型。1.3.3菌覆聚集原因采用Blackth(1958)提出的聚集均數(shù)(λ)來分析菌圃聚集的原因。λ=(m/2k)r(式中,m為菌圃的平均密度;r為自由度等于2k時(shí)所對(duì)應(yīng)的X20.5值)。當(dāng)λ<2時(shí),聚集由環(huán)境條件引起;當(dāng)λ≥2時(shí),聚集由昆蟲行為或環(huán)境條件引起。1.4統(tǒng)計(jì)分析所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel2003和DPS6.55軟件進(jìn)行分析(唐啟義和馮明光,2007)。2結(jié)果與分析2.1土層中菌規(guī)模的分布在調(diào)查的7塊蔗田中,共采獲菌圃498個(gè),不同土層下菌圃的數(shù)量及比例見表1。從表1可以看出,小頭鉤白蟻的菌圃在蔗田不同深度的土層中分布很不均勻。菌圃分布的最淺土層為5.4cm,最深分布在54.2cm。從各土層菌圃的數(shù)量分布情況看,菌圃主要分布在10.0~39.9cm的土層中,約占查獲總菌圃數(shù)的89.16%;在0~29.9cm土層內(nèi),菌圃數(shù)量隨著土層的加深而逐漸增加;從30.0cm土層開始,菌圃的數(shù)量隨著土層的加深而逐漸減少;一般在超過50.0cm的土層下菌圃很少,僅占總數(shù)的1.81%。2.2小頭鉤有利于形成空間分布型(1)聚集度指標(biāo)檢驗(yàn)。將在每塊甘蔗田中調(diào)查得到的小頭鉤白蟻菌圃密度的平均數(shù)m和方差S2,通過聚集度指標(biāo)法計(jì)算各項(xiàng)聚集度指標(biāo)值見表2。檢驗(yàn)結(jié)果表明,小頭鉤白蟻的菌圃在甘蔗田土層中的分布均為聚集分布。(2)線性回歸模型檢驗(yàn)。將表2有關(guān)數(shù)據(jù),采用Taylor冪法和平均擁擠度m*與平均數(shù)m回歸關(guān)系法擬合相關(guān)回歸方程,根據(jù)相關(guān)參數(shù)指標(biāo)判斷小頭鉤白蟻菌圃的空間分布型。采用Taylor冪法擬合的模型為:lgS2=0.4227+1.0835lgm。在甘蔗田中,用小頭鉤白蟻菌圃密度的方差S2和密度平均數(shù)m進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn),相關(guān)系數(shù)分別為R=0.8602(n=7,P<0.05),均達(dá)到顯著相關(guān)水平。在式中,lga>0,b>1,表明在甘蔗田中小頭鉤白蟻菌圃呈聚集分布,且與密度有關(guān)。采用Iwao(1971)的m*-m回歸模型為:m*=1.9368+1.0084m。對(duì)甘蔗田中菌圃的密度m和平均擁擠度m*進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn),相關(guān)系數(shù)為R=0.8602(n=7,P<0.001),達(dá)到顯著相關(guān)水平。在甘蔗田中,α>0,表明菌圃間相互吸引,分布的個(gè)體成分是個(gè)體群。β>1,表明菌圃在甘蔗地中的分布性質(zhì)為聚集分布。α>0、β>1的組合,說明其分布為一般負(fù)二項(xiàng)分布。2.3小頭鉤菌覆在甘蔗田土層內(nèi)的聚集分布從表2可以看出,小頭鉤白蟻菌圃的聚集均數(shù)(λ),除第6塊田約等于2外,其他田塊均大于2,說明小頭鉤白蟻菌圃在甘蔗田土層內(nèi)呈聚集分布的原因是由白蟻的外出取食行為及食物分布環(huán)境引起。3菌廳的分布及分布小頭鉤白蟻蟻巢修筑在地下,可以將蟻巢修筑在土壟大白蟻、云南土白蟻、黃翅大白蟻或黑翅土白蟻蟻巢內(nèi)或四周,亦可單獨(dú)筑巢(黃復(fù)生等,1989;賈豹,2012)。菌圃存儲(chǔ)在蟻巢周圍衛(wèi)星狀的腔室中,腔室彼此間通過蟻道相連接,使整個(gè)蟻巢形成網(wǎng)絡(luò)狀的整體。在有土垅大白蟻分布的地區(qū),根據(jù)土垅大白蟻的巢體外露特征能夠較容易地找到小頭鉤白蟻的蟻巢。然而,在甘蔗種植區(qū),小頭鉤白蟻單獨(dú)筑巢或?qū)⒊惭ㄐ拗谄渌紫伒某矁?nèi)或四周時(shí)的巢穴外露特征極不明顯(賈豹,2012),除白蟻分飛季節(jié)外,也很難找到黃翅大白蟻或黑翅土白蟻的巢穴,要想通過找到黃翅大白蟻或黑翅土白蟻的巢穴再找出小頭鉤白蟻的巢穴非常困難。而通過挖掘小頭鉤白蟻的菌圃,根據(jù)菌圃的分布情況、密度變化,以及蟻道的走向來綜合分析巢穴的大致方位,將更有可能找到蟻巢的確切位置。因此,在野外找不到蟻巢的情況下,通過尋找小頭鉤白蟻的菌圃,在有白蟻腔室和菌圃較集中的場(chǎng)所設(shè)置毒餌坑,將極大增加誘集白蟻的機(jī)會(huì),提高對(duì)白蟻的防治效果。培殖菌圃是土棲類白蟻種類所特有的行為(Duringeretal.,2006),其菌圃既可作為白蟻的食物,也可作為蟻巢溫濕度的調(diào)節(jié)器,能使蟻巢維持一定的溫度和濕度范圍內(nèi),為卵和幼蟻的發(fā)育成長提供適宜的環(huán)境條件(黃復(fù)生等,2000)。菌圃的數(shù)量和分布除因白蟻種類不同而異外,還與同種白蟻的群體大小、營巢特性、培殖菌圃行為、食物的數(shù)量及分布,以及土層結(jié)構(gòu)和受干擾的程度等因素有關(guān)(林樹青等,2004)。從小頭鉤白蟻菌圃的垂直分布情況看,在蔗田土層中其菌圃數(shù)量由淺及深逐漸增加,超過55cm的土層下很少有菌圃。其原因一方面可能是因?yàn)樾☆^鉤白蟻單獨(dú)筑巢的巢位相對(duì)較淺,其單獨(dú)筑巢時(shí),巢體多分布在30~45cm的土層,很少發(fā)現(xiàn)在50cm土層以下,導(dǎo)致白蟻在深土層培殖菌圃較少;另一方面是甘蔗田除前期受到中耕培土干擾較大外,直到甘蔗采收,一般蔗田土層不再受任何干擾,白蟻活動(dòng)較頻繁,其更多地選擇在甘蔗根系的分布層內(nèi)修建腔室和培殖菌圃,而在55cm的土層下,甘蔗的根系很少,食物較匱乏,菌圃的數(shù)量明顯減少。在蔗田小頭鉤白蟻菌圃的水平分布上,其分布型性質(zhì)屬聚集分布。對(duì)菌圃的聚集均數(shù)(λ)的分析發(fā)現(xiàn),在調(diào)查的7塊蔗田中,除其中一塊田的聚集均數(shù)(λ)接近2外,其他6塊田的聚集均數(shù)大于2,表明小頭鉤白蟻菌圃在甘蔗田中呈聚集分布的原因可能是由白蟻的外出取食行為及環(huán)境的食物分布引起。與黑翅土白蟻和黃翅大白蟻相比,該種白蟻的群體較小,活動(dòng)距離一般在巢穴周圍