（农业昆虫与害虫防治专业论文）入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究.pdf

福建农林大学硕士学位论文 入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 摘要 红火蚁s o l e n o p s i si n v i c t ab u r e n 英文名为r e di m p o r t e df i r ea n t ，简称( r i f a ) ，隶 属于膜翅目( h y m e n o p t e r a ) 蚁科( f o r m i c i d a e ) 切叶蚁亚科( m y m i c i n a e ) 火蚁属 ( s o l e n o p s i s ) 。红火蚁是一种入侵性害虫，原产于南美巴拉那河流，目前已入侵了世 界上很多国家和地区，并对入侵地生态系统造成了极大破坏。2 0 0 7 年7 月在泉州晋江 发现入侵红火蚁，本人从2 0 0 7 年8 月开始了入侵红火蚁的研究工作，主要研究了晋江 市入侵红火蚁的空间分布、监测技术和种群动态。本论文详细研究了不同生境下的红 火蚁种群生态学方面的相关内容，为进一步研究和揭示红火蚁入侵生物学和生态学机 理打下了基础。主要研究结果如下： ( 1 ) 本文对不同生境下入侵红火蚁蚁巢的空间分布做了详细的研究，结果表明， 在种不同生境中，红火蚁活动蚁巢的空间分布多为聚集分布；红火蚁蚁活动巢的密度 对分布型的影响较为明显：在样方大小相同的情况下，活动蚁巢密度较低时，蚁巢分 布主要表现为随机分布；活动蚁巢密度在一定密度以上时，活动蚁巢分布主要为聚集 分布。在红火蚁空间分布的基础上，对红火蚁的最适理论抽样数进行了研究，研究结 果是，每l o o m 2 有1 2 个蚁巢，最适理论抽样的数量较多，为2 5 0 - - - 4 5 0 个样方；发生密 度增大为每1 0 0 1 1 1 2 有5 - - 一1 0 个蚁巢时，理论抽样量约为6 0 - - 11 0 个样方；当发生较严重、 密度较大时，每l o o m 2 蚁巢在1 0 个以上时，理论抽样量明显较小，仅为2 0 - 6 0 个样方。 ( 2 ) 随后又探讨了诱饵诱集法抽样的最佳时间和临界样方数量的设置。在诱饵 诱集监测红火蚁的试验中，8 0 分钟是诱集红火蚁的最佳时间，并给出了不同生境中临 界样方的数量。 ( 3 ) 本研究对不同生境下红火蚁的种群动态进行了研究，各个生境下的红火蚁 种群数量均得到了有效控制，并指出除了药剂防治的作用，影响红火蚁种群数量动态 的另一个重要因素就是温度。在防治红火蚁的过程中，复杂的生境不利于药效的充分 发挥，从而对红火蚁起到了保护作用；但另一方面，植被茂密的生境不利于红火蚁的 婚飞扩散和定殖，在限制红火蚁种群暴发方面有一定作用。 关键词：红火蚁，空间分布，监测，种群动态 福建农林大学硕士学位论文 入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 a b s t r a c t t h er e di m p o r t e df i r e a n t ( r i f a ) ，s o l e n o p s i si n v i c t ab u r e n ( h y m e n o p t e r a ： f o r m i c i d a e ) i saw e l l - k n o w ni n v a s i v ea n t ，o r i g i n a t i n gi np a n a m a r i v e ro fs o u t ha m e r i c a i t b r i n g sb a d l yd a m a g et ot h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n to fi n v a s i o na c c o r d i n gt oi t sg r e a t e c o l o g i c a la d v a n t a g e s ，e v e nt h el o s so f b i o d i v e r s i t y i nj i n j i a n gc i t yo f f u j i a np r o v i n c e ，i t w a sf i r s t l yf o u n di nj u l y2 0 0 7 t h er e s e a r c ho fr i f aw a sc a r r i e do u td u r i n ga u g e s t2 0 0 7 a n d d e c e m b e r2 0 0 8 t op r o v i d eab a s i sf o rb i o l o g i c a la n de c o l o g i c a lm e c h a n i s mr e s e a r c h o na n t s ，i t ss p a t i a ld i s t r i u b u t i o na n di t sp o p u l a t i o nd y n a m i c sw e r es t u d i e d ，a n dr e l e v a n t m o n i t o r i n gt e c h n o l o g yw a sp u tf o r w a r d t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) a c c o r d i n gt ot h es y s t e m m a t i ci n v e s t i g a t i o no fa c t i v em o u n d ss p a t i a ld i s t r i b u t i o n i nv a r i o u sh a b i t a t s ，t h er e s u l t ss h o wt h a tt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o np a t t e r no fm o s ta c t i v e m o u n d so b e ya g g r e g a t i o nd i s t r i b u t i o n t h ea c t i v em o u n d sd e n s i t yh a dar e l a t i v e l y r e m a r k a b l ei m p a c to na c t i v em o u n d ss p a t i a ld i s t r i b u t i o n ：t h ea c t i v em o u n d sr a n d o m l y d i s t r i b u t e da tl o wd e n s i t y , w h i l et h e ys h o w nap a t t e r no fa g g r e g a t i o nd i s t r i b u t i o na t r e l a t i v e l yh i g hd e n s i t y a c c o r d i n gt ot h e o r e t i c a lm o s to p t i m u ms a m p l i n gq u a d r a t sn u m b e r s t u d i e db a s e do ns p a t i a ld i s t r i b u t i o no fa n tp o p u l a t i o n ，2 5 0t o4 5 0q u a d r a t sw e r er e q u i r e d a ta na c t i v em o u n d sd e n s eo f1t o2m o u n d sp e r10 0s q u a r em e t e r s ；w h i l e6 0t o110 q u a d r a t sr e q u i r e df o r5t o 10m o u n d sp e r10 0s q u a r em e t e r sa n d2 0t o6 0q u a d r a t sf o r10 p l u sm o u n d s ( 2 ) t h ef o l l o w i n ge x p e r i m e n te x p l o r e dt h eb e s tb a i t i n gt i m ea n dt h ec r i t i c a ln u m b e r o fq u a d r a t s ，w i t h8 0m i n u t e sa f t e rb a i t ss e tb e i n gf o u n dt h eb e s tb a i t i n gt i m e ，a n dt h e c r i t i c a ln u m b e r so fq u a d r a t sf o rv a r i o u sh a b i t a t sb e i n gd e t e r m i n e d ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h es t u d yo na n tp o p u l a t i o nd y n a m i c s ，t h ea n tp o p u l a t i o ni nv a r i o u s h a b i t a t sw a se f f i c i e n t l yc o n t r o l l e db yc h e m i c a lt r e a t m e n t s ，a n dt e m p e r a t u r ew a sa n o t h e r k e yf a c t o rt ot h ep o p u l a t i o nc o n t r 0 1 m o r e o v e r ，c o m p l i c a t e dh a b i t a t sp r o v i d e ds h i e l d sf o r a n t sa g a i n s tc h e m i c a lc o n t r o le t c ，b u ta n t s o u t b r e a kw a sl i m i t e di nh a b i t a t sw i t hh i g h v e g e t a t i o nd e n s i t y ，i nw h e r er i f ai sn o ts u i t a b l ef o ra n t s d i f u s i n go rc o l o n i z i n g k e yw o r d s ：s o l e n o p s i si n v i c t a ，s p a t i a ld i s t r i b u t i o n ，m o n i t o r i n g ，p o p u l a t i o nd y n a m i c s i i 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完 成的研究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作 了答谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本 研究做出贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯 他人知识产权的行为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：，列、币砺日期：口歹形7 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学 校有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 口 不保密，本论文属于不保密。 形 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：烈、甲兵 日期：o f , 纱莎t7 指剥币亲笔签卅孙穆嗍，7 矿 福建农林大学硕士学位论文入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 1 前言 1 1 入侵红火蚁的起源与分布 红火蚁( s o l e n o p s i si n v i c t ab l l r e n ) 英文名为r e di m p o r t e df i r ea n t ，简称r i f a ， 隶属于膜翅目( h y m e n o p t e r a ) 蚁科( f o r m i c i d a e ) 切叶蚁亚科( m y m i c i n a e ) 火蚁属 ( s o l e n o p s i s ) 。红火蚁原产于南美洲的巴拉那河流域，包括巴西、巴拉圭、阿根廷等 国家，其中心地带位于巴西与巴拉圭两国交界的p a n t a n a l 地区( b u r e ne t a l 1 9 7 4 ) 。 红火蚁于2 0 世纪3 0 一4 0 年代随从南美运载轻量级农产品船只上的压仓沙土不慎带 入，首次侵入美国的阿拉巴马，- i ( b u r e ne t a l ，1 9 7 4 ；l o f g r e ne t a l ，1 9 7 5 ) 。由于其扩散 极其迅速，2 0 世纪9 0 年代初，红火蚁已成功入侵美国阿拉巴马、佛罗里达、路易斯 安那州、阿肯色、乔治亚、密西西比、俄克拉荷马、北卡罗莱纳、南卡罗莱纳、田纳 西、德克萨斯等1 1 个卅i ( c a l l c o t ta n dc o l l i n s ，1 9 9 6 ) 。之后，红火蚁又入侵到新墨西哥、 亚利桑那、弗吉尼亚、特拉华、马里兰、加利福尼亚、肯塔基等州。目前，红火蚁在 美国共入侵了1 9 个州，扩散面积为1 2 9 亿公顷( p e n n i s i ，2 0 0 0 ) 。2 0 0 1 年，红火蚁入侵 到大西洋的新西兰、澳大利亚等国家( n a t r a s sa n dv a n d e r w o u d e ，2 0 0 1 ) 。 2 0 0 3 年1 0 月首次在我国台湾的桃园与嘉义地区发现入侵红火蚁；2 0 0 4 年9 月 底在广东省吴川市发现红火蚁；2 0 0 5 年1 月在湖南省张家界和香港地区发现红火蚁； 随后在澳门、南宁市、龙岩市、泉州、厦门、漳州等地相继发现。截至2 0 0 8 年1 0 月，红火蚁已侵入我国4 个省1 6 个地级以上市，总计面积4 0 余万亩。 1 2 红火蚁的命名 红火蚁在1 9 7 2 年被正式命名，但早在2 0 世纪初其在南美已受到观注，被记录在 s s a e v i s s i m a 名下。在1 9 3 0 1 9 4 0 年，红火蚁和后来被同时正式命名的黑火蚁s r i c h t e r i f o r e l 被带入美国，直至1 9 6 5 年，人们才清楚地认识到入侵的火蚁其实有两个类型。 b u r e n ( 1 9 7 2 ) 对有关的火蚁进行了分类研究，红火蚁作为新种发表，黑火蚁也被赋 予了种级地位。 红火蚁的拉丁名s o l e n o p s i si n v i c t ab u r e n 意指“无敌的 ( i n v i n c i b l e ) 蚂蚁，因难 以防治而得名。其通用名，火蚁，则指被其蜇伤后会出现火灼感。几年后，w o j c i k 等( 1 9 7 6 ) 人对佛罗里达州的火蚁进行了研究，并制订了热带火蚁s g e m i n a t a ( f ) 、 木火蚁s x y l o n im a c c o o k 和红火蚁的鉴别检索表。t r a g e r ( 1 9 9 1 ) 完成了美洲的火 蚁的总结性研究，涉及2 0 种，及2 杂交种，并制订了它们的检索表。 福建农林大学硕士学位论文入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 1 3 红火蚁的多型性 入侵红火蚁属社会性昆虫，在一个红火蚁群体中包括了蚁后、有翅蚁( 雌蚁和雄 蚁) 、兵蚁和工蚁。红火蚁的社会性所形成的职能分工，导致了它形态上的分化，而 表现出多型性。它的多型性除表现在繁殖蚁的有翅和无翅之外，还表现在工蚁( 兵蚁) 的体型大小、形态、颜色等方面，特别是体型的大小，最小仅2m m ，最大可达9m m ， 而且是连续变化的，其大小并没有绝对的界线，这种特征使得红火蚁可以利用更广泛 的觅食生态位( p o r t e ra n ds a v i g n a n o 1 9 9 0 ) 。 1 4 红火蚁的生长发育 红火蚁属完全变态昆虫，一生要经过卵、幼虫、蛹、成虫4 个阶段。一般卵的历 期是7 1 4d ，建立新巢时蚁后产的第1 批卵历期较以后产的卵的历期要短。幼虫历期 一般为6 1 5d ，有4 个龄期，蛹的历期为9 1 5d ( v i n s o na n de l l i s o n ，1 9 9 6 ) 。工蚁从 卵发育为成虫一般需2 0 4 5d ，兵蚁需3 0 6 0d ，繁殖蚁需1 8 0d 。一般体型越大，发 育所需时间越长。工蚁的寿命在3 0 9 0d 以上，最长可以达到1 8 0d ；蚁后的寿命是最 长的，一般在2 6a 之间，个别蚁后的寿命还可达到7a 甚至更长( v i n s o na n d g r e e n b e r g ，1 9 8 6 ) 。 成熟蚁巢全年都可产生有翅繁殖蚁，一般在春末或夏初适宜的条件下飞出蚁巢， 在9 0 3 0 0m 的高空中婚飞交配。经过交配，获得了繁殖能力的雌蚁，可飞行3 5k m 寻找合适筑巢的地点，之后便脱去翅膀，在地下2 5 5 0i t i i t i 处挖出1 个小室，2 4h 之 内，年轻的蚁后便开始产卵。红火蚁虽然具有很强的攻击性，但繁殖雌蚁在婚飞交配、 构筑新巢的过程中，其死亡率是相当高的，常常在9 9 左右( d o w e l le t a l ，1 9 9 7 ) 。 例如，空中飞舞的蜻蜓会吃掉刚刚交配完毕，尚未落地的雌蚁；地上的甲虫、蠼螋和 蜘蛛都会捕食雌蚁；许多掉进水塘的雌蚁也会被鱼吃掉；如果雌蚁降落在单蚁后型红 火蚁种群建立的区域，则同样会受到该地域单蚁后型红火蚁的攻击并被杀死。 1 5 红火蚁的社会性 红火蚁属群居地栖性昆虫，并在地下构筑巢穴，称之为蚁巢。其形状依据土壤质 地和地况有较大变化，有的呈圆丘形，有的呈沙滩状，成熟蚁巢的蚁丘高度在1 0 4 0c m 之间，多在1 5 3 0c n - i ，最高可以达到6 0c m ，蚁巢底部的直径一般在2 5 5 0 咖之间， 最大可以达到6 0c m ( a l l e ne ta 1 ，1 9 9 4 ) 。新分群的蚁巢需要4 - 9 个月才形成明显蚁丘， 入侵红火蚁可将蚁巢构筑在各种环境中。蚁巢的内部构造类似于蜂巢的蜂窝状结构， 2 福建农林大学硕士学位论文入侵红火蚁空问分布规律及监测技术研究 十分疏松，是工蚁以泥土修筑而成，这种蜂窝状结构多位于地面，有的也延伸至地下 部分，其中的隧道相互交错贯通，组成一个庞大的隧道系统，蚁巢的下部隧道较为稀 疏，是工蚁直接在土中挖掘而成，垂直的隧道最深可达到地下2m 左右，其作用在于 给整个蚁巢输送所需的水分；蚁巢的四周同样有放射型的水平隧道( c u l p e p p e r ，1 9 9 3 ) ， 这种扩展的隧道系统有助于工蚁去离巢穴较远的地方觅食，还可在较大范围内调节蚁 巢的温度( t s c h i n k e l 19 9 3 ) 。 入侵红火蚁蚁巢可分单蚁后型和多蚁后型。单蚁后型蚁巢是指一个蚁巢中只有1 只蚁后，多蚁后型蚁巢是指一个蚁巢内同时存在十几头或更多的受精功能蚁后的现 象。美国早期研究表明红火蚁是单蚁后型，1 9 7 3 年在美国密西西比最先发现了多蚁 后型。两种类型的群体存在许多方面的差异：单蚁后群体来自一个蚁群( 同一蚁后所 产的蚂蚁) 的工蚁会掠抢附近其他蚁群的幼蚁，而多蚁后型群体的蚁巢是由多个蚁丘 组成，每个蚁丘中都可能有多个蚁后，工蚁可以在蚁丘间自由移动( 多蚁巢现象) ； 相较于单蚁后群体，多蚁后群体中蚁后体型较小，体重轻( g r e e n b r e ge ta 1 ，1 9 8 5 ) ， 体内储存的能量少，生活周期短；单蚁后群体产生更多的生殖型后代( v i n s o na n d s o r e n s e n ，1 9 8 6 ；v a r g oa n df l e t c h e r , 1 9 8 7 ) ，多蚁后群体只生产很少的工蚁，雄性不育 率较高，蚁后的受精几率很低；单蚁后群体是高入侵性的( w i l s o na n db r o w n ，1 9 5 8 ； a p p e r s o na n dp o w e l l ，1 9 8 4 ；t s c h i n k e l ，1 9 9 3 ) ，多蚁后群体产生更为严重的经济和生态 问题( p o r t e ra n ds a v i g n a n o ，1 9 9 0 ) ：两种群体最大的区别是种群密度不同( h o l w a ye t a 1 ，2 0 0 2 ) 。虽然两种类型在行为、生理和种群增长上不同，但似乎占有同样的生态位。 1 6 红火蚁的传播与扩散 红火蚁的传播与扩散主要有人为传播和自然扩散2 种方式。远距离传播主要是通 过从入侵红火蚁的分布地或疫区进出口未经消毒的培养土、肥料、草皮和含有土壤的 盆花、种苗，甚至农耕机具、运输工具，以及货柜集装箱等人为传播的。近距离传播 和扩散还可靠婚飞和流水。研究表明，红火蚁的扩散与人类的活动密切相关，在没有 自然因子控制的情况下，它则会以其惊人的繁殖速率肆无忌惮地繁衍扩散，并对生态 环境产生重大影响，同时，它也会在新的环境条件下发生生活规律和习性的改变。 国外关于红火蚁的发生地点类型及空间分布已有一些研究，主要存在于草坪、牧 场、农田、林地等地( w o j c i ke t a l ，2 0 0 1 ；李宁东等，2 0 0 5 ) 。我国台湾报道已在农 田、菜园、果园、学校、公园、高尔夫球场和行道绿化带等地发现红火蚁发生危害。 福建农林大学硕士学位论文入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 许益镌等( 2 0 0 6 ) 对广东省高州市云潭镇及电白县那霍镇相邻的几个村庄的调查表明 红火蚁在该区域的扩散速度为1 8 7 9m y ，同时，红火蚁蚁巢在扩散过程中向源头有明 显的聚集倾向。河水能加速红火蚁从上游到下游的传播，同时对红火蚁横向传播到对 岸有一定的阻隔作用。人为活动也很大程度上影响了红火蚁的危害程度，受干扰程度 大的房屋周围的蚁巢密度较小，而田埂、河堤和路边红火蚁巢密度较高。陈艺欣( 2 0 0 7 ) 对福建省龙岩市红火蚁发生区的调查表明，不同生境类型、地表受阳光照射程度和人 为活动程度等对红火蚁扩散分布也具有一定的影响。随着距红火蚁发生中心点距离的 增加，红火蚁活动蚁巢密度逐渐变小，且红火蚁扩散范围主要倾向于聚集在距离中心 点0 5 0m 范围内筑巢。受干扰程度较小、生境开阔、受阳光照射程度强的地点较适于 红火蚁生存、筑巢，如坟冢四周、草地、荒坡地等；生境植被覆盖率较高，地表受阳 光照射程度较弱的，红火蚁活动蚁巢密度较低，如果园、山坡上灌木丛；对于生境环 境比较潮湿，地表受阳光照射程度很弱的，如竹林，红火蚁活动蚁巢密度为零，不适 合红火蚁筑巢。各种生境中，在西北和西南方位红火蚁蚁巢密度较高，红火蚁种群密 度较高。 1 7 红火蚁对生态系统的危害性 红火蚁属杂食性昆虫，不仅取食植物，危害农作物，还攻击人类和动物，取食动 植物尸体，毁坏电器设备，产生严重的公共卫生、经济和生态问题( m a r k i ne ta 1 ，1 9 7 4 ； c o k e n d o l p h e re ta 1 ，19 9 0 ) 。 入侵生物己成为生物群落多样性丧失的最主要原因( v i t o u s e ke ta 1 1 9 9 6 ； w i l c o v ee ta 1 ，1 9 9 8 ；m a c ke ta 1 ，2 0 0 0 ) 。红火蚁以其极大的生态优势：适宜温区宽、 食性杂、食物范围广、繁殖率高、种群数量大、自然传播扩散能力强、速度快、竞争 能力强( m a r k i ne ta 1 ，1 9 7 4 ；c o k e n d o l p h e re ta 1 ，1 9 9 0 ) ，造成入侵地生态环境的极大 破坏。红火蚁通过捕食无脊椎动物，攻击地栖性脊椎动物，或者通过食物竞争，导致 无脊椎动物( h ua n df r a n k ，1 9 9 6 ；f o r y se ta 1 ，2 0 0 1 ；w o j c i ke la 1 ，2 0 0 1 ) 和一些地栖性 脊椎动物( l 0 f g r e n e t a l ，1 9 7 5 ；s m i t h e t a l ，1 9 9 0 ；s t o k e r , 1 9 9 2 ；k i l l i o n e t a l ，1 9 9 3 ；a l l e n e ta 1 ，1 9 9 5 ，1 9 9 7 ，1 9 9 7 ；l e c h n e ra n dr i b b l e ，1 9 9 6 ；) 数量和种类锐减，降低了入侵 地的生物多样性( v i n s o n ，1 9 9 4 ；d r e e s ，1 9 9 4 ；d i c k e n s o n ，1 9 9 5 ) ；尤其是通过竞争取代 土著蚂蚁种类( g o t e l l ia n da m e t t ，2 0 0 0 ) 。有研究表明在红火蚁发生区，等脚类、赤 螨、金龟子和圣甲虫丰富度明显降低；与未发生区相比，节肢动物物种丰富度降低了 4 福建农林大学硕士学位论文 入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 4 0 ( p o r t e re ta 1 ，1 9 9 0 ) 。在澳大利亚布里斯班，红火蚁发生区除蚂蚁以外的其他无 脊椎动物种类为4 5 种，明显少于未发生区的7 9 种( n a t t r a s se ta 1 ，2 0 0 1 ) 。在德克萨 斯州，由于红火蚁的捕食，使入侵地的一种水鸟后代种群数量下降近9 2 ( b a ne ta 1 ， 1 9 9 4 ) 。入侵蚂蚁往往可能导致多种土著蚂蚁种类的消失，并且是通过竞争取代土著 蚂蚁种类( h o l w a ye ta 1 ，2 0 0 2 ) 。在美国，红火蚁在其入侵地区，导致了土著蚂蚁种 类多样性的下降( p o r t e ra n ds a v i g n a n o ，1 9 9 0 ) ，并取代土著蚂蚁和之前入侵的蚂蚁种 类，如阿根廷蚁( l i n e p i t h e m ah u m i f p ( m a y r ) ) ，热带火蚁。有研究表明，红火蚁入 侵后，造成土著蚂蚁群落的多样性降低了7 0 ，本地蚂蚁的总体数量减少了9 0 ， 且红火蚁丰富度却达到了9 9 ，其他节肢动物群落的多样性降低了3 0 ，总体数量 减少了7 0 ( p o r t e ra n ds a v i g n a n o ，1 9 9 0 ) 。此外，在红火蚁发生区，由于广泛使用或 滥用农药，导致了农药残留、环境破坏和水体污染等，进而生态系统的多样性受到更 大的影响和危害。 1 8 选题意义及研究思路 红火蚁是一种危险性极高的入侵生物，对农业生产、公共安全、生态环境和人体 健康都有严重的危害，因此被列为世界上最危险的1 0 0 种入侵有害生物之一。2 0 0 4 年9 月底在我国吴川等地首次发现后，立即引起了农业部和有关地方政府的高度重 视，也引起了社会的广泛关注。2 0 0 5 年1 0 月，福建省龙岩市发现红火蚁入侵；2 0 0 7 年7 月，福建省的晋江市发现红火蚁的入侵。福建省气候属于亚热带气候，各地的环 境条件极其适合红火蚁的定殖、扩散和繁殖；尤其是沿海、中南部地区，气候温和、 湿润多雨，植被丰富、茂密，给红火蚁提供了丰富的食物和优良的生存环境。 红火蚁在入侵地肆虐为害，但在其原产地，如阿根廷和巴拉圭等地，由于大量天 敌的存在，红火蚁种群密度较低，不会形成较大的危害( w i l s o n ，1 9 5 8 ；p o r t 1 9 9 2 ； w i l l i a m se ta 1 ，1 9 9 9 ；t a b e r ，2 0 0 0 ) 。在原产地，红火蚁的种群数量很低，但入侵我国 后，在没有人为干扰的条件下，红火蚁迅速定殖并扩散爆发。为了弄清楚红火蚁入侵 的生物学和生态学机理这一入侵生态学上的关键问题，我国也开展了入侵生态学的深 入研究，投入了很大精力。 本实验室从2 0 0 5 年1 0 月开始开展对入侵红火蚁的研究工作。目前对红火蚁的入 侵历史、入侵途径、取食与活动规律、蚁巢结构、分布与扩散、种群动态有一定的研 究结果，也初步研究了红火蚁对入侵地蚂蚁和其它节肢动物群落的影响。 福建农林大学硕士学位论文入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 本试验在前人研究的基础上，对红火蚁种群生态学中的基本问题进行了详细的研 究。揭示红火蚁在不同生境下的分布规律和机理，并在此基础上给出理论抽样数；研 究了诱饵诱集监测的抽样设置问题，即抽样时间和临界样方数量的问题；最后在这些 监测方法的基础上研究了红火蚁的种群动态。这一系列工作为解决入侵红火蚁种群生 态学问题打下了基础，为红火蚁入侵生物学和生态学机理方面提供了依据，同时通过 对入侵地的长期监测，调查红火蚁的最新动态，为制定综合防治红火蚁的方法提供了 科学依据。 6 福建农林大学硕士学位论文入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 2 入侵红火蚁蚁巢空间分布和最适理论抽样量研究 目前红火蚁已经侵入全球许多国家和地区，欧洲、亚洲、非洲、美洲的大部分地 区以及澳大利亚等许多岛国都受到红火蚁侵入的威胁，红火蚁入侵现已成为一个国际 性的外来生物入侵的严重问题( l l o y de ta 1 ，2 0 0 4 ) 。研究表明，红火蚁在入侵地具有 单蚁后群体和多蚁后群体两种形式，而随着红火蚁在全球的蔓延，主要是以多蚁后群 体形式存在。在我国，红火蚁亦主要是以多蚁后群体形式存在。红火蚁在入侵过程中 或入侵后，其行为、社会组织、生殖生物学和种群遗传学都发生惊人变化( r o s se ta 1 1 9 9 6 ；t s u t s u ie ta 1 ，2 0 0 0 ) 。要更好地监测和防治红火蚁，对于红火蚁在入侵地的空间 分布和理论最适抽样量的的研究变得十分必要。 种群的空间分布是指某一种群的个体在其生存空间的分布形式，即有机体在空间 定位的图式( 如聚集与否) 。昆虫种群空间分布是制定昆虫抽样技术的理论基础，不 同的空间分布图式决定了不同的抽样方法和不同的样本容量；为调查资料的整理分析 提供适当的代换方式；通过昆虫种群的空间分布可以了解昆虫种群在时间序列上的空 间结构及其变化规律，从而为掌握昆虫种群动态提供理论根据；研究种群空间分布， 可以帮助揭示昆虫的行为、习性及活动等方面的有关特性，为掌握昆虫这些方面的规 律提供依据( 戈峰，2 0 0 8 ) 。 红火蚁是社会性昆虫，并栖居于所筑蚁巢中。根据这一特性，对红火蚁的种群空 间分布研究主要针对其活动蚁巢的空间分布进行研究。华南农业大学李宁东等( 2 0 0 6 ) 的研究表明红火蚁活动蚁巢的平面空间分布型主要是随机分布型，空间分布的基本成 分为单个蚁巢。本实验室的陈艺欣硕士在2 0 0 7 年完成的硕士论文中也对红火蚁蚁巢的 空间分布进行了研究，得出的结论与李宁东等的研究结果一致。但是，他们的研究都 没有考虑不同生境对红火蚁蚁巢分布的影响。 为了研究清楚不同生境是否对红火蚁蚁巢的分布产生影响、产生怎样的影响以及 解决不同生境下的最适理论抽样量的问题，本试验于2 0 0 7 年9 月至1 0 月，研究了福建 晋江6 种生境中红火蚁蚁巢的空间分布，并在此基础上研究了最适理论抽样量。 2 1 材料与方法 2 1 1 试验地点 试验在红火蚁发生区的晋江市内坑镇坑尾、黎山、古山、内山尾、东宅、黄塘等 村进行，选取草地、灌木丛、荒地、农田、居民区、道路6 种不同生境3 3 个地方进行 7 福建农林大学硕士学位论文入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 调查研究，各生境概况见表2 1 。 表2 1 试验地生境概况 t a b l e1 1c h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n th a b i t a t si nt h ee x p e r i m e n t a lf i e l d 草地和荒地两种生境的划分依据是杂草丛生地段是休耕、弃荒，还是一直没有经 营、利用，若为休耕或弃荒，则划分为荒地，若为一直没利用和经营，则划分为草地。 一般的，草地的植被多样性比荒地的植被多样性更高。 各个生境的具体位置、面积、距离红火蚁入侵源的远近等详细情况介绍如下：草 地选在黎山和古山，黎山草地( 2 4 04 6 2 4 2 - n ，1 1 8 02 8 6 2 0 e ) 面积为约为5 0 0 0m 2 ， 距离红火蚁入侵源1 5k m ，旁边常堆放废弃工业皮革和生活垃圾，另外一边不远处是 农田：古山草地( 2 4 04 5 8 7 9 n ，1 1 8 02 8 0 6 8 e ) 两处，面积约为1 2 0 0 0m 2 ，距离红火 蚁入侵源约1 9k m ，在古山山脚下，靠近枝叶繁茂的山林。 灌木丛生境设置在古山和黄塘，其中古山灌木丛( 2 4 04 5 8 9 2 n ，1 1 8 02 8 0 2 9 e ) 两处，距离入侵源约2 0k m ，在古山上，其内枝叶纵横，荆棘丛生，行人难以入内， 面积约为1 5 0 0 0m 2 ；黄塘灌木丛( 2 4 04 6 2 7 8 n ，1 1 8 2 9 3 9 3 e ) 面积约为6 0 0 0m 2 ， 福建农林大学硕士学位论文 入侵红火蚊空间分布规律及监测技术研究 距离入侵源约1 3k m ，靠近垃圾焚烧处理厂，植被相对不如古山灌木丛茂盛。 荒地生境设置在坑尾、黎山和古山，坑尾荒地( 2 4 04 5 5 4 1 n ，1 1 8 02 9 1 1 4 e ) 就 在红火蚁入侵源，面积约为1 3 0 0 0m 2 ，和水田相邻；黎山荒地( 2 4 。4 6 2 3 1 n ，1 1 8 0 2 8 6 8 2 e ) 距离入侵源1 5k m ，面积约为1 5 0 0 0m 2 ，旁边是鱼塘和农田；土坟荒地( 2 4 0 4 5 8 6 2 n ，1 1 8 02 9 8 9 8 e ) 距离入侵源1 4l a n ，面积约为8 0 0 0m 2 ，在土坟山上，靠近 农田。 居民区生境设置在坑尾( 2 4 04 5 6 3 1 n ，1 1 8 02 9 0 8 6 e ) 、土垃( 2 4 04 5 8 0 5 n ，1 1 8 0 2 9 7 5 4 e ) 、内山尾( 2 4 04 4 8 6 6 n ，1 1 8 02 8 5 0 7 e ) 、黄塘( 2 4 04 6 6 1 2 n ，1 1 8 02 9 2 4 4 e ) 、东宅( 2 4 04 5 6 6 7 n ，1 1 8 02 7 6 4 1 e ) 、柑市( 2 4 04 7 0 1 3 n ，1 1 8 。2 8 0 1 8 e ) 村， 距离入侵源的距离依次为0k m 、1 3k m 、1 7k m 、1 8i o n 、2 4k m 、3 2k m ，面积均 在6 0 0 0 - - - 1 8 0 0 0m 2 ，居民区内的道路有水泥路和土路，植被覆度较低。 道路生境设置在黎山、古山、东宅村，距离入侵源的距离依次为1 1k m 、1 9k m 、 2 2k m ，面积均在1 6 0 0 - - - 1 4 0 0 0 m 2 ，道路两边植被覆度一般偏低，主要是杂草和防护 林，或者是堤堰。 农田生境设置在坑尾、黄塘，距离入侵源分别0k m 、2 9k m ，面积约为1 5 0 0 0m 2 ， 坑尾农田多为水田，黄塘农田均为旱田。 2 1 2 调查时间与方法 调查于2 0 0 7 年9 月、1 0 月进行，所调查的蚁巢分布均为施药前的分布情况。每个调 查地块面积在1 0 0 0m 2 以上，用手持g p s 仪( 北京合众思壮科技股份有限公司生产， 品牌：美国g a r m i n ，型号：g p s 7 2 ) 对调查地块内所有的活动蚁巢的位置( 蚁巢的 地理经纬度坐标) 进行标记。 采集完成数据以后，将g p s 仪采集的蚁巢的位置等数据通过m a p s o u r c e 软件输入 电脑，再将每个调查的地块以4m 2 ( 2m 2m ) 方格为1 个样方分成众多样方，每个采样 地块随机抽取1 0 0 个以上样方，记录每个样方内的蚁巢数量，以每个地块内的样本为 一组，计算各组样本的平均密度( i ) 、方差( s 2 ) 和平均拥挤度( m ) ，采用空 间格局主要参数丛生指数( i ) 、聚块性指数( m m ) 、久野指数( c a ) 、负二项 分布参数k 等聚集度指标测定红火蚁活动蚁巢的空间分布。应斥j t a y l o r 幂法则、 1 w a o m 一m 回归分析法和改进i 拘1 w a o 聊一m 回归分析法进一步分析活动蚁巢分布 格局的内部结构。在明了蚁巢空间分布的基础上，根据蚁巢空间分布的回归模型所导 9 福建农林大学硕士学位论文 入侵红火蚊空间分布规律及监测技术研究 出的最适理论抽样量公式，求出各种生境下了最适理论抽样量。 数据的整理和分析工作在e x c e l 和d p s 数据分析系统上进行。 2 1 3 数据分析方法 2 1 3 1 红火蚁活动蚁巢空间分布格局的分析方法 红火蚁活动蚁巢空间格局的特性，采用平均拥挤度，l 、丛生指数，、久野指数q 、 聚块性指数m m 和负二项分布参数k 等参数进行分析，线性回归方程采用1 w a o m 。一m 回归分析法、改进的1 w a o 模型分析法和t a y l o r d 的幂法则，计算式参见昆虫 种群数学生态学原理与应用( 丁岩钦，1 9 8 0 ) 、昆虫数学生态学( 丁岩钦，1 9 9 4 ) 和( ( d p s 数据处理系统( 唐启义，2 0 0 0 ) 。 ( 1 ) 平均拥挤度m ( l l o y d ，1 9 6 7 ) 口 z 砖h ) 一一 m = 兰_ r = x + s 2 x 一1 ( 2 - 1 ) x j j = l 式中_ 为莉个样方的个体数，p 为样方总数，二为平均密度，s 2 为样本方差。 ( 2 ) 丛生指数i ( m o o r e ，1 9 5 4 ) i = s 2 x 一1 当i 0 为聚集分布。 ( 3 ) 久野指数q ( 1 o ，1 9 6 8 ) c a = 岱2 x 一1 ) x 当o o 为聚集分布。 ( 4 ) 聚块性指数m m m 朋：生 x ( 2 2 ) ( 2 3 ) ( 2 4 ) 当m m 1 时为聚集分布。 ( 5 ) 负二项分布参数k ( w a t e r s ，1 9 5 9 ) 1 0 福建农林大学硕士学位论文入侵红火蚁空间分布规律及监测技术研究 k = x ( s 2 一工) ( 2 5 ) 当k 0 时为聚集分布。 ( 6 ) 1 w a om 一m 回归分析法( 1 w a o ，1 9 6 8 ，1 9 7 1 ，1 9 7 6 ) m = 口+ x ( 2 6 ) 式中，口为分布的基本成分按大小分布的平均拥挤度，当口= o 时，分布的基本成分为单 个个体，当口 o 时个体问相互吸引，分布的基本成分为个体群，当口 0 时，个体间相互吸引，分布的基本 成分为个体群，当口 0 ，b = l 时，种群在一切 密度下均为聚集分布；当l o g a o ，b l 时，种群在