小头钩蚂蚁菌圃在蔗田的空间分布型研究

小头钩蚂蚁菌圃在蔗田的空间分布型研究

0小头钩害虫防控【研究意义】作为广西的著名“中国糖都”，广西崇左市糖业占全国约三分之一。但近年来崇左甘蔗受白蚁危害较为严重,甘蔗受白蚁为害平均株率达26.32%,部分高达41.71%(潘雪红等,2012)。小头钩白蚁[Ancistrotermiesdimorphes(TsaietChen)]又称小头蛮白蚁,由我国著名白蚁分类学家蔡帮华教授于1963年首次发现并命名,其分布范围较广,在我国的广西(龙州、扶绥、崇左、大新、隆安、宁明、凭祥)和云南省(河口、金平、屏边、沅江、景洪)等地均有分布(黄复生等,1989;林日钊等,1994)。小头钩白蚁取食植物种类较广泛,主要有大叶桉、小叶桉、榕树、樟树、龙眼树、杉木、甘蔗、木薯等(谢璋和朱检林,1985),是近年来崇左市甘蔗产区的优势白蚁种类,常造成大面积为害,导致甘蔗严重减产,产糖率降低(贾豹,2012),如何有效防控小头钩白蚁为害是当前生产上亟待解决的问题。小头钩白蚁属培菌类白蚁,其菌圃呈卫星状分散分布在土层中(贾豹,2012),亦可分布于土垅大白蚁或黄翅大白蚁的巢腔周围(黄复生等,1989;贾豹,2012),通过开展小头钩白蚁菌圃在土层中的分布规律研究,不仅有助于深入揭示该种白蚁的培菌行为,还对有效进行该种白蚁的诱杀具有重要的指导作用。【前人研究进展】白蚁是一种社会性昆虫,危害具有隐蔽性、严重性、可传播性和广泛性等特点,常对农林植物造成严重危害(林树青等,1989),是危害甘蔗的一类重要地下害虫(潘雪红等,2012)。据报道,蔗田常见的白蚁种类有12种(周至宏等,1999),其中以黑翅土白蚁(Odontotermesformosanus)、台湾乳白蚁(Coptotermesformosanus)、黄翅大白蚁(Macrotermesbarneyi)、海南土白蚁(Odontotermeshainanensis)、小头钩白蚁等(冯奕玺,2007)最为常见。目前有关小头钩白蚁的研究报道甚少。谢璋和朱检林(1985)、黄复生等(1989)曾报道小头钩白蚁蚁巢内及蚁巢周围均存在大量呈卫星状分布的腔室和菌圃,但由于其巢群大小、菌圃的分布与巢体的关系,以及扩散为害规律等问题尚未清楚,给该种白蚁的有效防治带来极大困难。【本研究切入点】空间分布格局是物种种群三动态之一(马世骏,1964),由物种的遗传特性和生态环境条件所决定(尹炯等,2012)。迄今为止,有关昆虫种群空间分布格局的研究报道很多(尹炯等,2012;曹川健等,2012;矫振彪,2012),但有关白蚁菌圃空间分布格局尚未见报道。【拟解决的关键问题】采用聚集度指标法和回归模型法对小头钩白蚁菌圃在蔗田中的分布型进行系统研究,明确小头钩白蚁菌圃在蔗田土层中的水平和垂直分布规律,为找寻白蚁蚁巢和确定巢群大小提供科学依据。1材料和方法1.1研究时间和地点调查时间为2010年10月至2011年5月;调查地点为广西崇左市驮卢镇和江州镇的甘蔗田。1.2调查菌苗圃的宽和土坑在小头钩白蚁的发生区域,每666.7m2设一块样地,共设7块样地,每块样地采用棋盘式抽样法调查20个点,每个点挖取长×宽×深=0.5m×0.5m×1.0m的土坑,记录每个样点中采集到菌圃的数量和深度(菌圃顶端到地面的垂直距离)。根据菌圃在土层中的深度,以10.0cm为一段,每样点按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,划分为6段,统计每块蔗田中不同深度范围内菌圃的数量。1.3聚集度指标法和回归模型法分别计算调查的7块蔗田所得数据的每样点平均菌圃数(m)和方差(S2),采用聚集度指标法和回归模型法(张孝羲,2002;徐汝梅,2005)分别测定小头钩白蚁菌圃在蔗田的空间分布型。1.3.1k值及m型指标的选取(1)CA指标。采用Cassie(1962)提出的CA=(S2/m-1)/m来评判。当CA<0时为均匀分布;当CA=0时为随机分布;当CA>0时为聚集分布。(2)负二项分布K值。采用Water(1959)提出的负二项分布K值来评判,K=m2/(S2-m),K值越小,聚集度越大,当K值为8以上时,可以认为属于随机分布。(3)I指标。采用David和Moore(1954)提出的I指标来评判,I=S2/m-1,当I<0时为均匀分布;当I=0时为随机分布;当I>0时为聚集分布。(4)m*/m指标。采用Lloyd(1967)提出的m*/m指标来评判,m*=m+S2/m-1(m*为平均拥挤度,m为样本平均数),当m*/m<1时为均匀分布;当m*/m=1时为随机分布;当m*/m>1时为聚集分布。1.3.2种群分布的随机性(1)Taylor的幂法则。采用Taylor(1961)提出的方法,用样方均数m与方差S2关系建立回归模型:lgS2=lga+blgm,当lga=0,b=1时为随机分布;当lga>0,b=1时,种群在一切密度下都是聚集的,但其聚集强度不因种群密度的改变而改变为随机分布;当lga>0,b>1时,种群在一切密度下都是聚集的,且其聚集强度与种群密度有关。(2)平均拥挤度(m*)与平均数的回归关系。由Iwao(1971)提出的平均拥挤度(m*)与平均数的回归关系:m*=α+βm,用不同的α和β组来提供不同分布型性质。当α=0,β=1时,种群分布型为随机型;当(1)α>0,β=1,或(2)α=0,β>1,或(3)α>0,β>1时,种群分布型为聚集型。其中(1)时为奈曼-A型,属于(2)和(3)时,为负二项分布型。1.3.3菌覆聚集原因采用Blackth(1958)提出的聚集均数(λ)来分析菌圃聚集的原因。λ=(m/2k)r(式中,m为菌圃的平均密度;r为自由度等于2k时所对应的X20.5值)。当λ<2时,聚集由环境条件引起;当λ≥2时,聚集由昆虫行为或环境条件引起。1.4统计分析所有试验数据用Excel2003和DPS6.55软件进行分析(唐启义和冯明光,2007)。2结果与分析2.1土层中菌规模的分布在调查的7块蔗田中,共采获菌圃498个,不同土层下菌圃的数量及比例见表1。从表1可以看出,小头钩白蚁的菌圃在蔗田不同深度的土层中分布很不均匀。菌圃分布的最浅土层为5.4cm,最深分布在54.2cm。从各土层菌圃的数量分布情况看,菌圃主要分布在10.0~39.9cm的土层中,约占查获总菌圃数的89.16%;在0~29.9cm土层内,菌圃数量随着土层的加深而逐渐增加;从30.0cm土层开始,菌圃的数量随着土层的加深而逐渐减少;一般在超过50.0cm的土层下菌圃很少,仅占总数的1.81%。2.2小头钩有利于形成空间分布型(1)聚集度指标检验。将在每块甘蔗田中调查得到的小头钩白蚁菌圃密度的平均数m和方差S2,通过聚集度指标法计算各项聚集度指标值见表2。检验结果表明,小头钩白蚁的菌圃在甘蔗田土层中的分布均为聚集分布。(2)线性回归模型检验。将表2有关数据,采用Taylor幂法和平均拥挤度m*与平均数m回归关系法拟合相关回归方程,根据相关参数指标判断小头钩白蚁菌圃的空间分布型。采用Taylor幂法拟合的模型为:lgS2=0.4227+1.0835lgm。在甘蔗田中,用小头钩白蚁菌圃密度的方差S2和密度平均数m进行相关性检验,相关系数分别为R=0.8602(n=7,P<0.05),均达到显著相关水平。在式中,lga>0,b>1,表明在甘蔗田中小头钩白蚁菌圃呈聚集分布,且与密度有关。采用Iwao(1971)的m*-m回归模型为:m*=1.9368+1.0084m。对甘蔗田中菌圃的密度m和平均拥挤度m*进行相关性检验,相关系数为R=0.8602(n=7,P<0.001),达到显著相关水平。在甘蔗田中,α>0,表明菌圃间相互吸引,分布的个体成分是个体群。β>1,表明菌圃在甘蔗地中的分布性质为聚集分布。α>0、β>1的组合,说明其分布为一般负二项分布。2.3小头钩菌覆在甘蔗田土层内的聚集分布从表2可以看出,小头钩白蚁菌圃的聚集均数(λ),除第6块田约等于2外,其他田块均大于2,说明小头钩白蚁菌圃在甘蔗田土层内呈聚集分布的原因是由白蚁的外出取食行为及食物分布环境引起。3菌厅的分布及分布小头钩白蚁蚁巢修筑在地下,可以将蚁巢修筑在土垄大白蚁、云南土白蚁、黄翅大白蚁或黑翅土白蚁蚁巢内或四周,亦可单独筑巢(黄复生等,1989;贾豹,2012)。菌圃存储在蚁巢周围卫星状的腔室中,腔室彼此间通过蚁道相连接,使整个蚁巢形成网络状的整体。在有土垅大白蚁分布的地区,根据土垅大白蚁的巢体外露特征能够较容易地找到小头钩白蚁的蚁巢。然而,在甘蔗种植区,小头钩白蚁单独筑巢或将巢穴修筑在其他白蚁的巢内或四周时的巢穴外露特征极不明显(贾豹,2012),除白蚁分飞季节外,也很难找到黄翅大白蚁或黑翅土白蚁的巢穴,要想通过找到黄翅大白蚁或黑翅土白蚁的巢穴再找出小头钩白蚁的巢穴非常困难。而通过挖掘小头钩白蚁的菌圃,根据菌圃的分布情况、密度变化,以及蚁道的走向来综合分析巢穴的大致方位,将更有可能找到蚁巢的确切位置。因此,在野外找不到蚁巢的情况下,通过寻找小头钩白蚁的菌圃,在有白蚁腔室和菌圃较集中的场所设置毒饵坑,将极大增加诱集白蚁的机会,提高对白蚁的防治效果。培殖菌圃是土栖类白蚁种类所特有的行为(Duringeretal.,2006),其菌圃既可作为白蚁的食物,也可作为蚁巢温湿度的调节器,能使蚁巢维持一定的温度和湿度范围内,为卵和幼蚁的发育成长提供适宜的环境条件(黄复生等,2000)。菌圃的数量和分布除因白蚁种类不同而异外,还与同种白蚁的群体大小、营巢特性、培殖菌圃行为、食物的数量及分布,以及土层结构和受干扰的程度等因素有关(林树青等,2004)。从小头钩白蚁菌圃的垂直分布情况看,在蔗田土层中其菌圃数量由浅及深逐渐增加,超过55cm的土层下很少有菌圃。其原因一方面可能是因为小头钩白蚁单独筑巢的巢位相对较浅,其单独筑巢时,巢体多分布在30~45cm的土层,很少发现在50cm土层以下,导致白蚁在深土层培殖菌圃较少;另一方面是甘蔗田除前期受到中耕培土干扰较大外,直到甘蔗采收,一般蔗田土层不再受任何干扰,白蚁活动较频繁,其更多地选择在甘蔗根系的分布层内修建腔室和培殖菌圃,而在55cm的土层下,甘蔗的根系很少,食物较匮乏,菌圃的数量明显减少。在蔗田小头钩白蚁菌圃的水平分布上,其分布型性质属聚集分布。对菌圃的聚集均数(λ)的分析发现,在调查的7块蔗田中,除其中一块田的聚集均数(λ)接近2外,其他6块田的聚集均数大于2,表明小头钩白蚁菌圃在甘蔗田中呈聚集分布的原因可能是由白蚁的外出取食行为及环境的食物分布引起。与黑翅土白蚁和黄翅大白蚁相比,该种白蚁的群体较小,活动距离一般在巢穴周围