稻田蛙类的多样性及优势种对节肢动物的捕食分析

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众所周知,青蛙是农业害虫的重要捕食性天敌,可以捕食田间多种害虫。近年来,由于农作物单一规模化种植、高标准农田的集中整治、化学农药的不合理施用等农业栽培措施,恶化了农田生态系统中青蛙的栖境,导致农田蛙类种类和数量显著减少。我国各稻作区向来重视青蛙的保护和利用,甚至采用稻田人工增放青蛙的办法以提高农田生态系统内部蛙类的控害能力。但是,当前大多研究关注蛙类稻田投放对产量增长的作用、青蛙种类多样性与种群减少的描述与原因初步分析,缺少对稻田生态系统中影响青蛙种类多样性与种群丰富度的影响因素的数据支撑、理论支持的整体系统分析。本论文基于课题组前期在江西不同区域油菜—水稻轮作模式下生态系统的服务功能的研究,系统调查了区域范围内稻田蛙类的种类多样性、种群丰富度及几个优势种对稻田节肢动物的捕食,以期为提高农田生境中蛙类的生态控害功能提供基础数据与理论支撑。1.系统调查了不同农业景观格局背景下19个实验样地稻田蛙类的种类多样性与丰富度,2016年和2017年的4-9月期间的调查结果表明:所有实验样地农田蛙类物种共有12种,其中2016年发现稻田内蛙11种(总量为7554只),2017年度重复发现9种(总量为5845只),不同年度的优势种都为泽蛙Rana limnocharis(占比达到92%~96.46%),另外饰纹姬蛙Microhyla ornata和黑斑侧褶蛙Microhyla ornate也相对为常见种,金线侧褶蛙Pelophylax plancyi等种类为稀有种。进一步分析了泽蛙等3个优势种在田间的种群数量季节动态,发现泽蛙年度间种群数量趋势一致,均是6月份种群数量增长到峰值,随后缓慢下降。饰纹姬蛙和黑斑侧褶蛙种群数量随着季节的变化整体密度显著低于泽蛙。对不同样地蛙类种群数量比较分析发现,不同年度间蛙类群体数量总体平均数量相似,但样地间蛙类种群数量差异明显。应用GLM分析农田蛙类种群丰富度与景观香农多样性指数之间关系发现,400m半径小尺度和1600m半径大尺度范围,均显示随着香农多样性指数增加,蛙种群数量趋于减少,但相关性未达到显著水平。进一步细化分析不同尺度下农田景观构成因素与蛙类种群数量的关系发现农田景观格局中早稻面积比例和水域面积分布两个景观因素与蛙类数量呈现显著正相关关系。2.系统分析了稻田泽蛙、饰纹姬蛙和黑斑侧褶蛙3种优势蛙捕食猎物的多样性。结果表明:泽蛙捕食的猎物共包涵7纲、21目,72科,200多个物种。被捕食猎物昆虫纲占82.6%~83.2%,蛛形纲占据8.35%~8.96%,其他食物各占比例数量较小,但各有差异。被捕食的昆虫纲前三个目分别是膜翅目、半翅目、双翅目,被捕食猎物中涉及多个科的猎物为稻田多种害虫的天敌如步甲和蜘蛛,说明泽蛙在田间对节肢动物的捕食存在普遍的天敌集团内捕食现象。黑斑蛙的捕食的猎物涉及5个纲,16个目,42科,其中昆虫纲占69.1%~83.1%,蛛形纲占所有被捕食猎物的8.2%~12.7%。在被捕食昆虫中,鳞翅目、半翅目、鞘翅目、膜翅目捕食量大,鳞翅目幼虫达7.0%,对稻飞虱捕食比例约2.3%~4.2%,对害虫天敌蜘蛛的集团内捕食现象也较为常见。农田饰纹姬蛙捕食猎物涉及节肢动物4纲12目26科,捕食猎物中昆虫种类和单只蛙捕食猎物个体数达到24.3头~44.48头,昆虫纲占被捕食猎物的95.6%~97.1%,蚁科为主要被捕食猎物,对害虫天敌蜘蛛亦有一定的集团内捕食。进一步分析蛙类捕食猎物季节动态发现,水稻不同时期蛙类的捕食物种有所不同。本章分析内容基本明确区域范围内稻田蛙类的捕食猎物构成。3.稻田蛙类捕食与田间节肢动物类群的关系。比较了不同时期稻田蛙类对稻田昆虫类群的捕食变化,发现4月份蛙类捕食的害虫占所有猎物的23.4%,5月为8.9%,后期随着月份的推移对害虫的取食呈现逐渐升高的趋势,8月达到30.3%。从蛙类对稻田捕食性天敌集团内捕食来看,随着月份的增高被捕食的天敌呈逐渐下降趋势。青蛙不同时期对寄生性天敌昆虫都有取食现象,但比例较低。蛙类对稻田中性昆虫的捕食率相对较高。不同月份下农田青蛙猎物中益害比(害虫与天敌比)的结果显示,与稻田应用吸虫机全量取样调查的节肢动物构成比例趋势相一致。稻田蛙类密度与害虫数量总体呈负相关趋势,但未达到显著水平。为了证明蛙类对害虫的控害水平,通过罩笼实验观察青蛙捕食稻飞虱,结果表明单只泽蛙24h可捕食稻飞虱71头。本论文的研究围绕区域不同农业景观格局下稻田蛙类种类多样性、丰富度及其生态控害功能的定性和定量评价。系统分析了不同景观格局下不同时期蛙类多样性、种群动态、确立优势蛙类物种及其丰富度季节动态,明确农业景观差异对青蛙种类的分布和蛙类种群数量的影响,明确了稻田3种优势蛙类对稻田节肢动物捕食的猎物构成,研究内容对于促进蛙类多样性保护、促进其生态控害功能提供基础支撑数据资料。
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