王 磊, 李 剛, 席運(yùn)官①, 陳秋會(huì), 李 妍, 田 偉, 張 弛, 李 鵬, 楊 豪, 張紀(jì)兵, 肖興基

(1.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所, 江蘇 南京 210042; 2.南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210023; 3.句容市天王鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心, 江蘇 鎮(zhèn)江 212400)

持續(xù)的集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)降低農(nóng)田動(dòng)物多樣性、破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)整體功能的現(xiàn)象自20世紀(jì)開(kāi)始顯現(xiàn)[1-3]。農(nóng)田生物多樣性與農(nóng)業(yè)產(chǎn)出、食品安全、經(jīng)濟(jì)回報(bào)及全球多樣性貢獻(xiàn)等緊密相連,日益受到廣泛重視[3-4]。有機(jī)耕作方式指遵照一定的有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),在生產(chǎn)中不采用基因工程獲得的生物及其產(chǎn)物,不使用化學(xué)合成的農(nóng)藥、化肥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和飼料添加劑等物質(zhì),遵循自然規(guī)律和生態(tài)學(xué)原理,協(xié)調(diào)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的平衡,采用一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)以維持持續(xù)、穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式[5]。隨著有機(jī)農(nóng)業(yè)耕作方式對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)作用日益凸顯,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)有機(jī)耕作方式下面源污染控制[6]、土壤質(zhì)量保護(hù)[7-8]等生態(tài)環(huán)境效益,特別是在提高動(dòng)物多樣性方面開(kāi)展了較為廣泛的研究[9-10]。

據(jù)2017年國(guó)際有機(jī)農(nóng)業(yè)聯(lián)盟(IFOAM)統(tǒng)計(jì),2015年世界有機(jī)水稻面積已達(dá)23.3萬(wàn)hm2,較2004年增加18%以上[6]。稻田是陸地上受人為干擾最大的間歇性人工濕地,也是最重要的內(nèi)陸淡水生態(tài)系統(tǒng)。針對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田動(dòng)物多樣性的研究已有大量報(bào)道,土壤、水體、氣候條件以及耕作方式等對(duì)動(dòng)物群落都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響[11]。例如,袁偉等[12]對(duì)長(zhǎng)江農(nóng)場(chǎng)有機(jī)稻田害蟲(chóng)和天敵的群落結(jié)構(gòu)和時(shí)間動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田通過(guò)生物防治以及水稻與綠肥輪作方式均可以顯著提高水稻害蟲(chóng)和天敵的生物多樣性指數(shù)。王長(zhǎng)永等[13]對(duì)江蘇南部地區(qū)稻田節(jié)肢動(dòng)物群落動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),殺蟲(chóng)劑的應(yīng)用反而促使害蟲(chóng)群落多樣性指數(shù)提高,害蟲(chóng)群落穩(wěn)定性增加。雖然近年來(lái)有機(jī)耕作稻田對(duì)農(nóng)田節(jié)肢動(dòng)物、浮游動(dòng)物群落的影響已有報(bào)道[14-15],但對(duì)有機(jī)稻田生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)物多樣性的系統(tǒng)報(bào)道還較少,而且以往研究主要針對(duì)旱作系統(tǒng),有關(guān)有機(jī)稻田生態(tài)系統(tǒng)的報(bào)道[16]較少。

為闡述有機(jī)耕作方式對(duì)稻田生物多樣性的恢復(fù)功能,筆者對(duì)有機(jī)稻田與常規(guī)稻田動(dòng)物群落的組成、結(jié)構(gòu)、豐富度及多樣性進(jìn)行調(diào)查和比較,以揭示有機(jī)栽培與常規(guī)栽培所產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)差異。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查方法

對(duì)江蘇句容戴莊村有機(jī)種植與常規(guī)種植稻田動(dòng)物多樣性進(jìn)行調(diào)查和比較。戴莊村屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū),具有悠久的水稻種植歷史,四季分明,雨水充沛,常年平均降水時(shí)間為117 d,年平均降水量為1 106 mm,相對(duì)濕度為76%,年無(wú)霜期為237 d,每年6月下旬至7月上旬為梅雨季節(jié)。年平均溫度為15.4 ℃,年極端氣溫最高為39.7 ℃,最低為-13.1 ℃。有機(jī)基地自2006年開(kāi)始開(kāi)展有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn),土壤pH值為6.1～6.5,有機(jī)水稻面積為266.7 hm2,常規(guī)水稻面積為333.3 hm2,有機(jī)稻田采用水稻-紫云英輪作方式,采用植物源農(nóng)藥和人工釋放赤眼蜂方式控制病蟲(chóng)草害。常規(guī)稻田采用水稻-小麥輪作方式,土壤pH值為5.1～6.0,采用化學(xué)農(nóng)藥控制病蟲(chóng)草害。該區(qū)域傳統(tǒng)的有機(jī)水稻具體農(nóng)藝措施見(jiàn)表1。

表1有機(jī)與常規(guī)農(nóng)藝措施

Table1Theagronomicmeasuresappliedinorganicandconventionalpaddyfields

處理輪作模式施肥病蟲(chóng)害防治 有機(jī)水稻-紫云英7 500 kg·hm-2醋糟有機(jī)肥,22 500 kg·hm-2紅花草(底肥),750 kg·hm-2米糠(追肥)采用秸稈醋、米醋液防治草害。病蟲(chóng)防治分3次:第1次防治藥劑為魚(yú)藤酮、苦參堿水劑,以防治二化螟、縱卷葉螟幼蟲(chóng)為主,并防治惡苗病和稻瘟病;第2次防治藥劑為藜蘆堿、苦參堿乳油,防治二化螟及其幼蟲(chóng)、稻飛虱、紋枯病;第3次防治藥劑為除蟲(chóng)菊素、藜蘆堿、苦參堿乳油等,防治二化螟、三化螟、稻瘟病等。用量根據(jù)指導(dǎo)用量 常規(guī)水稻-小麥450 kg·hm-2復(fù)合肥(基肥),430 kg·hm-2尿素(追肥)稻季主要采用甲維鹽、毒死蜱和蘇云金桿菌等,麥季主要采用三唑酮和阿維菌素乳油等。用藥主要根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)服務(wù)中心(農(nóng)技站)預(yù)報(bào)確定

根據(jù)前期調(diào)查結(jié)果和以往研究結(jié)果[14-15],動(dòng)物豐度峰值通常出現(xiàn)在水稻移栽50～60 d時(shí),分別于2013年7月、2015年7月和2017年7月進(jìn)行調(diào)查。按每0.067～0.1 hm2設(shè)為1個(gè)樣點(diǎn),采樣點(diǎn)數(shù)不少于6個(gè),每個(gè)樣點(diǎn)均在田埂旁溝渠(灌溉、排水)100 cm(寬)×100 cm(長(zhǎng))×20 cm(深)樣方內(nèi)采樣。將索伯網(wǎng)(孔徑為420 μm)放在平整的稻田土壤上,采集采樣框內(nèi)的底泥與水置于網(wǎng)內(nèi),采用手撿法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒定及計(jì)數(shù)。對(duì)于飛行性昆蟲(chóng),采用網(wǎng)捕法(網(wǎng)口直徑為28 cm,網(wǎng)深為71 cm,250 μm孔徑尼龍網(wǎng)紗),樣點(diǎn)5 m×5 m范圍捕捉昆蟲(chóng)。采用目測(cè)法確定水面(100 cm×100 cm)上節(jié)肢動(dòng)物群落物種數(shù)及個(gè)體數(shù),對(duì)于未知物種,用體積分?jǐn)?shù)φ=75%的乙醇固定后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鑒定。

1.2 豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的計(jì)算

Margalef豐富度指數(shù)(d)用以反映群落物種豐富度;Shannon-Weiner多樣性指數(shù)(H′)用來(lái)評(píng)價(jià)物種群落多樣性,其值越大,表明物種群落多樣性越高;Pielou均勻度指數(shù)(J)用來(lái)反映物種個(gè)體相對(duì)豐富度;當(dāng)群落物種豐富度相似時(shí),Simpson多樣性指數(shù)(D)用來(lái)從均勻度角度反映群落多樣性差異。

d=(S-1)/lnN。

(1)

式(1)中,S為動(dòng)物總類(lèi)群數(shù);N為群落總個(gè)體數(shù)。

(2)

式(2)中,Pi為某物種個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)比例。

(3)

D=1-∑(Ni/N)2。

(4)

式(4)中,Ni為i物種個(gè)體數(shù);N=ΣNi,表示所屬類(lèi)群中所有物種個(gè)體數(shù)之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落組成與數(shù)量

通過(guò)2013、2015和2017年的調(diào)查取樣,有機(jī)種植和常規(guī)種植稻田中軟體動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)和節(jié)肢動(dòng)物等物種組成和動(dòng)物個(gè)體數(shù)見(jiàn)表2～3。

表2有機(jī)稻田與常規(guī)稻田大型動(dòng)物個(gè)體數(shù)

Table2Numberofmacro-faunainorganicandconventionalpaddyfields

類(lèi)型 綱 目 物種2013年2015年2017年 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī)有機(jī)常規(guī) 軟體動(dòng)物腹足綱櫛鰓目中國(guó)圓田螺(Cipangopaludina chinensis)58±17.6040±10.0057±7.20 中華圓田螺(Cipangopaludina cahayensis)47±14.7036±17.8055±16.10 柄眼目野蛞蝓(Agriolimax agrestis)8±5.218±4.65±3.610±5.06±4.611±4.0 薄球蝸牛(Fruticicola ravida)22±9.521±6.636±3.655±19.08±2.630±9.8 灰尖巴蝸牛(Acusta ravida)28±5.336±11.820±2.010±4.415±13.97±6.2 環(huán)節(jié)動(dòng)物蛭綱無(wú)吻蛭目日本醫(yī)蛭(Hirudo nipponia)4±1.72±1.7001±1.00 寡毛綱近孔寡毛目水絲蚓(Limnodrilus sp.)58±13.934±5.630±8.95±4.622±14.44±4.0 陸引目環(huán)毛蚓(Pheretima tschiliensis)3±2.00001±1.00 兩棲動(dòng)物兩棲綱無(wú)尾目黑斑側(cè)褶蛙(Pelophylax nigromaculata)5±2.00001±1.00 金線(xiàn)側(cè)褶蛙(Pelophylax plancyi)2±1.00001±00 澤蛙(Rana limnocharis)23±6.6021±8.56±4.628±14.99±3.6 魚(yú)類(lèi)魚(yú)綱鯉形目光唇魚(yú)(Acrossocheilus fasciatus)14±7.9010±6.21±1.06±4.60 白條(Hemiculter leucisculus)4±1.004±1.701±1.00 泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)2±2.61±1.001±1.04±5.30 合鰓魚(yú)目黃鱔(Monopterus albus)1±1.00001±1.00 合計(jì)279±50.0112±2.6202±33.788±20.8207±74.277±11.2

調(diào)查發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田動(dòng)物物種數(shù)和個(gè)體數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.05)。2013、2015和2017年3 a累計(jì)發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田中軟體動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)和哺乳動(dòng)物等共10綱28目130種，其中,節(jié)肢動(dòng)物4綱15目106種(占發(fā)現(xiàn)動(dòng)物總種數(shù)的81.5%),其他動(dòng)物6綱13目24種(占18.5%)。相比之下,常規(guī)稻田中調(diào)查發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物共8綱13目27種,其中,節(jié)肢動(dòng)物3綱9目22種(占發(fā)現(xiàn)常規(guī)稻田動(dòng)物總種數(shù)的81.5%),其他動(dòng)物5綱4目5種(占發(fā)現(xiàn)常規(guī)稻田動(dòng)物總種數(shù)的18.5%)。有機(jī)稻田軟體動(dòng)物由中國(guó)圓田螺(Cipangopaludinachinensis)、中華圓田螺(Cipangopaludinacahayensis)、野蛞蝓(Agriolimaxagrestis)、薄球蝸牛(Fruticicolaravida)和灰尖巴蝸牛(Acustaravida)5種類(lèi)群組成,而常規(guī)稻田由野蛞蝓、薄球蝸牛和灰尖巴蝸牛3種類(lèi)群組成。其中,中國(guó)圓田螺、中華圓田螺為有機(jī)稻田軟體動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群,而薄球蝸牛為常規(guī)稻田的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。對(duì)于環(huán)節(jié)動(dòng)物,有機(jī)稻田有日本醫(yī)蛭(Hirudonipponia)、水絲蚓(Limnodrilussp.)、環(huán)毛蚓(Pheretimatschiliensis)3個(gè)類(lèi)群,常規(guī)稻田有日本醫(yī)蛭、水絲蚓2個(gè)類(lèi)群,2種稻田優(yōu)勢(shì)物種均為水絲蚓。

表3有機(jī)稻田與常規(guī)稻田節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體數(shù)

Table3Numberofarthropodinorganicandconventionalpaddyfields

目物種2013年2015年2017年 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī)半翅目稻棘緣蝽(Cletus punctiger)5±4.402±1.001±1.00 大稻緣蝽(Leptocorisa acuta)2±1.00001±1.00 點(diǎn)蜂蛛緣蝽(Riptortus clavatus)1±1.000000 稻綠蝽(Nezara viridula)2±2.000000 瘤緣蝽(Acanthocoris scaber)1±1.01±1.0002±1.00 某種緣蝽(Coreidae sp.)1±000000 某種緣蝽(Coreidae sp.)2±2.001±0000 某種緣蝽(Coreidae sp.)1±1.000000 大黽蝽(Aquarius elongatus)5±3.608±3.2027±13.28±5.2 某種黽蝽(Gerris sp.)4±3.001±1.001±1.00 仰蝽(Notonectidae sp.)1±1.000000 劃蝽(Corixidae sp.)002±1.04±2.000 潛蝽(Naucoridae sp.)56±30.5036±11.8040±14.10 膜翅目葉峰(Tenthredinidae sp.)5±3.001±002±1.00 姬蜂(Ichneunmonidae sp.)1±1.00001±1.00 金小蜂(Nasonia sp.)3±3.50002±2.60 白尾灰蜻(Orthetrum albistylum)8±5.31±1.02±1.003±2.60 熊峰(Bombus sp.)1±1.001±0000 黃腳胡蜂(Vespa velutina)3±2.601±003±2.60 鱗翅目豹蛺蝶(Argynnis sp.)1±1.70001±1.00 黃鉤蛺蝶(Polygonia c-aureum)1±1.00001±1.00 寬邊黃粉蝶(Eurema hecabe)16±11.400000 東方菜粉蝶(Pieris canidia)18±6.1016±6.02±1.020±7.23±1.0貓蛺蝶(Timelaea maculata)2±2.601±003±3.50 青鳳蝶(Graphium sarpedon)2±1.701±002±1.70 黃斑弄蝶(Ampittia dioscorides)6±3.607±4.605±3.00 長(zhǎng)尾麝鳳蝶(Byasa impediens)1±1.000000 枯葉蛾(Lasiocampidae sp.)1±000000 稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis)4±2.602±1.005±3.00 野螟蛾(Pyralidae sp.)1±1.000000 夜蛾(Noctuidae sp.)3±3.500000 紅緣燈蛾(Aloa lactinea)01±0.60000 美眼蛺蝶(Junonia almana)01±1.00000 尺蛾(Geometridae sp.)001±1.0000 褐邊綠刺蛾(Latoia consocia)0028±10.4000 蜻蜓目杯斑小蟌(Agriocnemis femina)15±6.202±1.006±5.30 褐斑異痣蟌(Ischnura senegalensis)12±7.5012±2.6010±8.00 黑脊蟌(Coenagrion calamorum)5±5.602±2.006±4.60 某種蟌(Coenagrionidae sp.)2±1.702±1.701±1.00 某種蟌(Coenagrionidae sp.)3±3.501±001±1.00 某種蟌(Coenagrionidae sp.)2±1.001±1.001±1.00 某種蟌(Coenagrionidae sp.)1±1.00002±1.70 某種蟌(Coenagrionidae sp.)2±1.70001±1.00 某種蟌(Coenagrionidae sp.)1±1.70001±1.00 玉帶蜻(Pseudothemis zonata)1±1.000016±6.00 碧偉蜓(Anaxparthenope julius)3±3.601±1.002±2.00 大團(tuán)扇春蜓(Sinictinogomphus clavatus)1±1.001±1.001±1.00 黃蜻(Pantala flavescens)52±10.802±1.0045±22.913±8.2紅蜻(Crocothemis servilia)86±13.1047±13.02±1.050±13.22±1.0異色灰蜻(Orthetrum melania)2±2.606±3.601±1.00 錐腹蜻(Acisoma panorpoides)6±4.002±1.001±1.00 黑翅麗蜻(Rhyothemis fuliginosa)1±1.001±1.0000 霸王葉春蜓(Ictinogomphus pertinax)00001±1.00 直翅目笨蝗(Haplotropis brunneriana)1±000000

續(xù)表3Table3(Continued)

目物種2013年2015年2017年 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī)短額負(fù)蝗(Atractomorpha sinensis)1±1.00001±1.00 癩蝗(Pamphagidae sp.)1±1.000000 黃臉油葫蘆(Teleogryllus emma)8±6.00001±1.00 黃斑黑蟋蟀(Gryllus bimaculatus)3±2.002±1.0000菱蝗(Tetrigidae sp.)2±2.000000 東方螻蛄(Gryllotalpa orientalis)2±1.006±3.6000 中華稻蝗(Oxya chinensis)8±5.600025±4.46±6.1 雙翅目大蚊(Tipulidae sp.)2±1.00001±1.00 黃虻(Atylotus sp.)3±2.62±0.62±1.002±1.00 家蠅(Musca domestica)4±4.402±1.003±2.60 食蚜蠅(Scaeva pyrastri)5±6.11±1.08±2.604±3.50 搖蚊(Chironomidae sp.)43±10.88±6.68±6.0013±3.64±4.4黑尾黑麻蠅(Helicophagella melanu-ra)3±1.704±4.402±2.00 麗蠅(Calliphoridae sp.)2±1.001±1.001±1.00 毛蚊(Bibio sp.)2±1.04±2.00000 同翅目褐飛虱(Nilaparvata lugens)12±9.2010±3.008±6.00 黑尾葉蟬(Nephotettix bipunctatus)4±3.501±1.002±1.70 華凹大葉蟬(Bothrogonia sinica)2±1.701±001±1.00 蜉蝣目某種短絲蜉(Siphlonuridae sp.)5±6.101±001±1.00 某種四節(jié)蜉(Baetidae sp.)6±7.002±2.001±00 鞘翅目虎甲(Cicindelidae sp.)1±1.000000 卷葉象甲(Attelabidae sp.)2±1.000000 梭毒隱翅蟲(chóng)(Paederus fuscipes)8±7.902±1.706±4.60 龍虱(Dytiscidae sp.)5±5.201±1.005±4.40 某種葉甲(Chrysomelidae sp.)2±1.001±1.001±00 某種葉甲(Chrysomelidae sp.)1±00001±1.00 某種葉甲(Chrysomelidae sp.)3±2.601±1.0000 七星瓢蟲(chóng)(Coccinella septempunctata)1±00001±1.00 象甲(Curculionidae sp.)1±001±1.0000 四星瓢蟲(chóng)(Hyperaspis repensis)2±2.602±1.001±1.00 黃足黃守瓜(Aulacophora indica)6±4.602±1.003±3.50 黃足黑守瓜(Aulacophora lewisii)5±3.50001±1.00 黑足黑守瓜(Aulacophora nigripen-nis)2±2.00001±1.00 異色瓢蟲(chóng)(Harmonia axyridis)1±1.005±2.601±1.00 某種潛葉甲(Podagricomela sp.)1±1.00001±1.00 豆藍(lán)麗金龜(Popillia indgigonacea)01±1.00000 廣翅目中華斑魚(yú)蛉(Neochauliodes sinensis)1±1.001±1.0000 蜚蠊目中華地鱉(Eupolyphaga sinensis)1±1.000000 德國(guó)小蠊(Blattella germanica)3±3.60001±1.00 脈翅目中華草蛉(Chrysoperla sinica)2±1.000000 等足目光滑鼠婦(Porcellio laevis)6±4.0050±20.7012±9.50 鱟蟲(chóng)(Apus sp.)16±5.608±2.606±3.60 南京豐年蟲(chóng)(Chirocephalus nankinensis)36±19.7040±26.5032±24.60 十足目克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)39±17.7033±10.12±1.028±6.90 某種華溪蟹(Sinopotamon sp.)1±1.000000 米蝦(Atyoidae sp.)16±6.08±5.66±5.3010±7.00 蜘蛛目某種狼蛛(Lycosidae sp.)5±5.20001±1.00 球蛛(Theridiidae sp.)1±1.000000 某種水狼蛛(Pirata sp.)3±3.556±17.8020±4.41±011±6.0某種水狼蛛(Pirata sp.)3±2.050±13.5023±13.51±021±9.5某種水狼蛛(Pirata sp.)2±1.030±9.213±7.510±5.31±1.011±3.6跳蛛(Salticidae sp.)3±1.702±2.001±1.00 肖蛸(Tetragnathidae sp.)3±2.01±1.05±3.01±1.02±2.60 大腹園蛛(Araneus ventricosus)4±1.72±2.65±3.601±1.10 某種園蛛(Araneidae sp.)1±1.000000 合計(jì)659±210.0167±53.4417±111.464±25.4451±166.479±13.1

澤蛙(Rananigromaculata)是有機(jī)稻田與常規(guī)稻田的優(yōu)勢(shì)物種,但黑斑側(cè)褶蛙(Pelophylaxnigromaculata)、金線(xiàn)側(cè)褶蛙(Pelophylaxplancyi)只在有機(jī)稻田中發(fā)現(xiàn)。有機(jī)稻田中魚(yú)類(lèi)不僅種類(lèi)多,而且種群數(shù)量也相對(duì)較大。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田中有光唇魚(yú)(Acrossocheilusfasciatus)、白條(Hemiculterleucisculus)、泥鰍(Misgurnusanguillicaudatus)和黃鱔(Monopterusalbus)4類(lèi);而常規(guī)稻田僅見(jiàn)泥鰍1類(lèi)。

表3顯示,2013、2015和2017年有機(jī)和常規(guī)稻田動(dòng)物物種數(shù)分別為102、15,61、8,74、9種,有機(jī)種植方式下物種數(shù)顯著高于常規(guī)種植方式(P<0.01)。3 a調(diào)查共發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田中節(jié)肢動(dòng)物有106個(gè)類(lèi)群,常規(guī)稻田節(jié)肢動(dòng)物由22個(gè)類(lèi)群組成。有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物主要包括半翅目、膜翅目、鱗翅目、蜻蜓目、直翅目、雙翅目、同翅目、蜉蝣目、鞘翅目、廣翅目、蜚蠊目、脈翅目、等足目、十足目和蜘蛛目等種類(lèi),具有較高的均一性,而常規(guī)稻田節(jié)肢動(dòng)物優(yōu)勢(shì)物種為蜘蛛目種類(lèi)。

2.2 有機(jī)與常規(guī)稻田動(dòng)物群落主要類(lèi)群的多樣性分析

圖1顯示，有機(jī)稻田魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物群落Margalef豐富度指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01),豐富度指數(shù)以有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物為最大(18.19),以常規(guī)稻田魚(yú)綱和兩棲類(lèi)為最小(均為0)。而對(duì)于Simpson多樣性指數(shù),有機(jī)稻田環(huán)節(jié)動(dòng)物(2013、2017年)、兩棲類(lèi)和魚(yú)類(lèi)群落均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01),以有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物為最大(0.97),以常規(guī)稻田魚(yú)類(lèi)和兩棲動(dòng)物為最小(均為0)。有機(jī)稻田魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物群落Pielou均勻度指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01),均勻度指數(shù)以有機(jī)稻田魚(yú)類(lèi)為最大(1.05)。而對(duì)于Shannon-Wiener多樣性指數(shù),有機(jī)與常規(guī)稻田沒(méi)有顯著差異,其中,也以有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物為最大(4.76)。

圖1 有機(jī)與常規(guī)稻田動(dòng)物群落多樣性指數(shù)Fig.1 The community diversity of animals in organic and conventional paddy fields

3 討論

有機(jī)稻田中動(dòng)物有環(huán)節(jié)動(dòng)物、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)等共10綱28目130種。相比之下,常規(guī)稻田中動(dòng)物共8綱13目27種。有機(jī)種植方式在很大程度上保持了較高的物種多樣性。動(dòng)物多樣性隨人為干擾程度的不同而存在很大差異,有機(jī)稻田中魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、節(jié)肢動(dòng)物群落Margalef豐富度指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P< 0.01),這可能是由于有機(jī)稻田采用物理和生物農(nóng)藥防治方式控制病蟲(chóng)害和田間雜草,而常規(guī)稻田采用化學(xué)農(nóng)藥方式控制病蟲(chóng)害,從而造成兩者動(dòng)物群落,特別是軟體動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物等多樣性差異明顯[9-10]。BENGTSSON等[17]統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),有機(jī)農(nóng)業(yè)對(duì)動(dòng)物物種豐富度的提高主要集中于鳥(niǎo)類(lèi)和節(jié)肢動(dòng)物。除了有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物Margalef豐富度指數(shù)最高外,筆者也發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田中鳥(niǎo)類(lèi)，包括鶴形目〔白鷺(Egrettagarzetta)、蒼鷺(Ardeacinerea)〕、雀形目〔喜鵲(Cyanopicacyanus)、白頭鵯(Pycnonotussinensis)、烏鶇(Turdusmerula)、麻雀(Passermontanus)〕、鴿形目〔珠頸斑鳩(Streptopeliachinensis)〕出現(xiàn)頻次顯著高于常規(guī)稻田。考慮到鳥(niǎo)類(lèi)的遷移習(xí)性,最終未將其列入統(tǒng)計(jì)中。另外,以往研究往往集中在旱田[18],所以除了節(jié)肢動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)外,筆者也發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物等在物種總數(shù)上以及Margalef豐富度指數(shù)和Simpson多樣性指數(shù)上均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01)。這主要是由于水田以及有機(jī)種植方式禁用化學(xué)農(nóng)藥,為魚(yú)類(lèi)和兩棲動(dòng)物提供了更好的生境。另外,與物種豐富度[19]相比,群落均勻度[9]大小對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)更重要。筆者調(diào)查中有機(jī)稻田魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、節(jié)肢動(dòng)物群落Pielou均勻度指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01)；Simpson多樣性指數(shù)能夠從均勻度角度反映群落多樣性差異,有機(jī)稻田環(huán)節(jié)動(dòng)物(2013、2017年)、兩棲類(lèi)和魚(yú)類(lèi)群落Simpson多樣性指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01)：這表明有機(jī)種植方式對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力和保護(hù)作用均顯著高于常規(guī)種植方式。有機(jī)與常規(guī)處理不僅在動(dòng)物個(gè)體數(shù)量上年際間沒(méi)有顯著差異,而且在多樣性指數(shù)上也沒(méi)有顯著差異,這表明動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)在水稻移栽50～60 d時(shí)存在相對(duì)穩(wěn)定性,這對(duì)于稻田生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)具有一定的代表性[14-15]。

筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田與常規(guī)稻田動(dòng)物群落的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為節(jié)肢動(dòng)物,對(duì)動(dòng)物群落特征起主要作用。筆者未對(duì)昆蟲(chóng)種群的季節(jié)性變化進(jìn)行研究,江蘇地區(qū)多數(shù)昆蟲(chóng)通常于6月變?yōu)槌上x(chóng),其他月份過(guò)熱或過(guò)冷,都不利于其繁衍和生長(zhǎng)[10],因此只對(duì)群落多樣性最高的月份進(jìn)行調(diào)查與監(jiān)測(cè)。節(jié)肢動(dòng)物多樣性變化可能受以下幾個(gè)因素影響較大:(1)植物群落的蓋度、種類(lèi)和凋落物的差異都可導(dǎo)致動(dòng)物棲息環(huán)境和食源改變,從而影響動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)和功能。有機(jī)稻田注重田埂雜草的培育,以達(dá)到控制水稻害蟲(chóng)的目的。萬(wàn)年峰等[20]研究發(fā)現(xiàn),稻田田埂保留雜草,能增加稻飛虱天敵的豐富度和數(shù)量,稻飛虱數(shù)量可減少35.3%。田埂雜草會(huì)增加其捕食性天敵食蟲(chóng)溝瘤蛛(Ummeliatainsecticeps)、草間小黑蛛(Erigonidiumgraminicolum)、擬水狼蛛(Piratasubpiraticus)和擬環(huán)紋狼蛛(Lycosapseudoamulata)等物種多樣性。對(duì)戴莊稻田的調(diào)查發(fā)現(xiàn)相比于常規(guī)稻田,有機(jī)稻田中蜘蛛目物種多樣性明顯要高,因此有機(jī)稻田田埂保留雜草可能是其增加的重要原因之一。(2)有機(jī)稻田的保育性培肥提高了土壤肥力,可能是導(dǎo)致節(jié)肢動(dòng)物多樣性增加的另一重要原因。土壤表層動(dòng)植物殘?bào)w和腐殖質(zhì)豐富,給動(dòng)物繁殖提供了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定和食物來(lái)源較為豐富的生境。

4 結(jié)論與建議

通過(guò)年際動(dòng)物多樣性調(diào)查,與常規(guī)種植方式相比,有機(jī)水稻種植方式能顯著提高動(dòng)物群落多樣性和均勻性,從而有效保護(hù)和改善稻田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。關(guān)于有機(jī)農(nóng)業(yè)基地的建設(shè),建議結(jié)合“山水林田湖草”一體化理念,增加林、灌、草、湖等的構(gòu)建,為多物種提供棲息條件,形成豐富的食物網(wǎng),進(jìn)一步增加田邊植物、作物多樣性以及種植蜜源植物、儲(chǔ)蓄植物和棲境植物等,進(jìn)而提高天敵的生境修復(fù)能力。另外,建議加強(qiáng)有機(jī)農(nóng)業(yè)基地的建設(shè)與布局,提升有機(jī)農(nóng)業(yè)基地作為動(dòng)物遷徙的生態(tài)廊道作用,提高有機(jī)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體功能性。

致謝: 感謝句容市戴莊有機(jī)農(nóng)業(yè)合作社顧問(wèn)趙亞夫先生對(duì)田間試驗(yàn)的指導(dǎo)與幫助,感謝周澤江老師對(duì)英文摘要的修改潤(rùn)色。