王珊珊,歐克芳,夏文勝,張宏宇*
(1.華中農(nóng)業(yè)大學城市與園藝昆蟲研究所,武漢 430070;2.武漢市園林科學研究所,武漢 430081)
武漢市是我國中部地區(qū)的特大城市,具有典型的河流、湖泊濕地,享有“百湖之市”的美譽。此外,它也具有廣闊的人工濕地。河湖濕地眾多,人工濕地廣布是武漢市濕地資源總的特點 (向闈等,2006)。武漢市圍繞城市受污染水體的生境改善、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與系統(tǒng)穩(wěn)定等問題,在園林景觀中引種、栽培、定植水生植物,以利用其凈化水體的功能,形成園林濕地。近年來,發(fā)現(xiàn)濕地和水生植物的蟲害越來越普遍、損失日趨嚴重,在很大程度上影響了濕生植物的觀賞和利用價值。本文以武漢解放公園和月湖公園為基地調(diào)查研究了園林濕地的昆蟲種類及群落結(jié)構(gòu),在了解園林濕地昆蟲資源的多樣性的基礎(chǔ)上,明確害蟲及其危害,掌握害蟲與天敵、寄主植物的關(guān)系等,為園林濕地害蟲防治提供依據(jù),以期更好的利用濕地植物的凈化功能,保護園林濕地景觀,促進其和諧發(fā)展。
解放公園和月湖公園是武漢市兩處典型的園林濕地公園,種植的濕地植物種類繁多。解放公園位于武漢市漢口西北隅,面積38 hm2,是武漢中心城區(qū)綠地面積最大的公園之一 (李莉莉和程璜鑫,2008)。解放公園人工濕地區(qū)為一個環(huán)湖濕地景觀,以環(huán)繞湖邊生長的千屈菜群落、香蒲群落、梭魚草群落等為主,蓋度在80%以上,湖面生長眼子菜、輪藻等,湖心生長睡蓮、荷花等。月湖位于武漢漢陽城區(qū)西北部,總面積1.42 km2,一般深度2 m,為淡水湖 (李文杰,2008),月湖公園的人工濕地區(qū)是一條帶狀區(qū)域,在河道的岸際種植著各種水生植物,千屈菜、黃花鳶尾、蒲葦、再力花等,河帶中間生長荷花、睡蓮以及浮萍類。兩個公園的植物種類能較完全的反映武漢市園林濕地的現(xiàn)狀,將兩地主要濕地植物種類列表如下 (表1)。
表1 解放公園與月湖公園濕地植物種類Table 1 Hygrophytes species of Jiefang and Yuehu Parks
樣帶的設(shè)置,以樣地濕生植物分布為基礎(chǔ),濕地植物通常是草本,生長在岸際或浮于水面或挺于水中,按種類成群分布,繁茂程度各異,并非所有種類都占據(jù)主要生態(tài)位,將濕地系統(tǒng)中分布較多,長勢較好的每種植物及其周圍伴生的植物設(shè)置為采樣帶。由上表1看出,解放公園與月湖公園植物種類相似,各設(shè)置五個采樣帶,由主要水景植物和周圍的伴生植物組成。這五個樣帶分別為千屈菜區(qū)、再力花區(qū)、黃花鳶尾區(qū)、香蒲區(qū)、荷花區(qū)。
A千屈菜 (L.salicaria)區(qū),為最主要的采樣帶,植物構(gòu)成為千屈菜 (占80%的比例),還伴生有慈姑、水花生、苦草等;
B再力花 (T.dealbata)區(qū),再力花從中伴生菖蒲、花葉蘆竹、蒲葦、梭魚草、傘草等植物;
C黃花鳶尾 (I.wilsonii)區(qū),黃花鳶尾群落,伴生美人蕉屬、菖蒲屬等植物;
D香蒲 (T.orientalis Presl)區(qū),主要為香蒲,伴生有石龍芮、莎草屬、燈芯草等;
E荷花 (N.nucifera)區(qū),荷花中伴生的主要為浮水植物,如睡蓮、萍蓬草、輪藻、眼子菜屬等。
1.3.1 采集時間
2009年3月至10月,對解放公園、月湖公園人工濕地植物上的昆蟲群落進行系統(tǒng)調(diào)查,各樣地每10天進行一次。
1.3.2 采集方法
路線調(diào)查:進行昆蟲資源普查的主要方式,以采集標本為目的,沿濕地植物的分布軌跡采集,掃網(wǎng)加踏采。
樣點調(diào)查:為調(diào)查樣地昆蟲群落結(jié)構(gòu)特征,取樣時,在選定樣帶上隨機選取五點,在其上采用“Z”字形掃網(wǎng),每樣地10網(wǎng) (來回掃一次算一網(wǎng))。具體如下:
i.若濕生植物為灌叢或水草,直接在水面以上的部分掃網(wǎng);
ii.若為較高的植物,則分為頂端、中層、下部三個區(qū)域掃網(wǎng),也可采用震落的方法。
根據(jù)經(jīng)驗,查看為害狀,找出昆蟲可能的棲息地進行捕捉,同時要將幼蟲、蛹等帶回實驗室飼養(yǎng) (索思伍德,1984;趙志模和郭依泉,1990;龐雄飛和尤明生,1996;徐汝梅和成新躍,2005)。
1.3.3 標本整理與鑒定
將鱗翅目、蜻蜓目成蟲等需要展翅的昆蟲采用三角袋帶回,一般昆蟲用毒瓶裝載,毒殺劑選用乙酸乙酯。大型昆蟲帶回室內(nèi)針插,小型昆蟲浸于自制標本浸泡液內(nèi)。所有標本借助資料鑒定(朱弘復(fù)等,1979;譚娟杰,1980;趙養(yǎng)昌和陳元清,1980;章士美,1985;中國科學院中國動物志編輯委員會,1988;徐公天,2003;徐公天和楊志華,2007)。
群落結(jié)構(gòu)分析采用以下特征指數(shù):
Pielou均勻度指數(shù) (J):Pielou把群落均勻度(J)公式定義為實測多樣性 (H)與最大多樣性(Hmax)之比率。
J=H/Hmax=H/lnS
Simpson優(yōu)勢度指數(shù) (C):Simpson優(yōu)勢度指數(shù)是對多樣性的反面即集中性的度量。
上式中:Ni為第i種個體數(shù),N為所有類群的總個體數(shù),Pi為群落中種i的個體在全部個體中的比例。
相似性系數(shù):采用Jaccard相似性公式Ci=c/(a+b-c),式中:Ci為相似性系數(shù),c為兩個群落的共同物種數(shù),a和b分別為群落A和群落B的物種數(shù)。根據(jù)Jaccard相似性系數(shù)原理,當相似性系數(shù)為0~0.25時,為極不相似;當為0.25~0.5時,為中等不相似;當為0.5~0.75時,為中等相似;當為0.75~1.0時,為極相似。
數(shù)據(jù)處理在DPS v3.01軟件平臺和 Excel上進行。
從解放公園 (Jiefang Park,JF)、月湖公園(Yuehu Park,YH)園林濕地采得昆蟲共計7131頭,隸屬于13目、81科 (屬)、共198種,分別是蜻蜓目Odonata 2科14種286頭、螳螂目Mantodea 1科1種2頭、革翅目Dermaptera 1科1種2頭、直翅目Orthoptera 7科11種423頭、嚙蟲目Corrodentia 1科1種1頭、纓翅目Thysanoptera 1科2種126頭、同翅目Homoptera 6科14種1 690頭、半翅目Hemiptera 6科22種670頭、脈翅目Neuroptera 1科1種10頭、鞘翅目Coleoptera 11科30種956頭、雙翅目Diptera 19科38種1 530頭、鱗翅目Lepidoptera 12科40種1 115頭、膜翅目Hymenoptera 13科23種320頭 (具體名錄見文后附表)。其中解放公園10目、66科、137種、2 897頭,月湖公園13目、71科、141種、4 234頭,繁多的昆蟲種類顯示了濕地昆蟲資源的豐富性,將兩個公園分別的昆蟲個體百分比以及將兩公園看做一個整體,統(tǒng)計共同各目組成占總體全部昆蟲的科數(shù)、種數(shù)、個體數(shù)的百分比見表2。
表2中,無論就總體而言還是單看各公園,雙翅目、膜翅目、鱗翅目、鞘翅目、同翅目、半翅目科數(shù)最多,在全部昆蟲的80%以上,種數(shù)亦如此,個體數(shù)更是在近90%。在兩個公園雙翅目均是最優(yōu)勢的目,分別占總科數(shù)的25.76%(JF)和22.54%(YH),總種數(shù)的22.63%(JF)和19.86%(YH),此結(jié)果說明了園林濕地具有環(huán)境濕潤的特征,適合雙翅目等喜濕性昆蟲類群生長。其次在科數(shù)上占優(yōu)勢的是膜翅目,分別為18.18%(JF)和15.49%(YH),但在種數(shù)上位居第二的是鱗翅目,分別占兩公園的20.44% (JF)和18.44%(YH)。分布最多的這幾個目中,大都是種數(shù)隨科數(shù)變動,科數(shù)多的種數(shù)相應(yīng)也多,兩公園差別也不是太大,科、種數(shù)比例之差多在4%以內(nèi),除鞘翅目之外。月湖公園鞘翅目科數(shù)和種數(shù)均多于解放公園,科數(shù)百分比高出6.4%,種數(shù)百分比高出5.34%。以上是對各目科、種之間的比較,從個體數(shù)百分比這一指標來看,同翅目較雙翅目占優(yōu)勢,兩個公園總共的同翅目個體數(shù)占總昆蟲個體數(shù)的23.70%,分別占各自的27.72%(JF)和20.95%(YH)。同翅目昆蟲主要是蚜蟲,數(shù)量巨大,因為蚜蟲個體小,寄主范圍很廣,遷移快。通過這個表,還能看出,除了共有的10目外,月湖公園比解放公園多出3目,即革翅目、嚙蟲目、纓翅目。
表2 武漢市濕地公園昆蟲各目科數(shù)、種數(shù)、個體數(shù)百分比例Table 2 The insect families,individuals and species percentage of garden wetlands in Wuhan city
分別計算濕地公園3至10月采得昆蟲的群落特征指數(shù),包括多樣性指數(shù) (H)、均勻度指數(shù)(J)、優(yōu)勢集中性指數(shù) (C),具體數(shù)值見表3。不同月份兩地的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)以及Simpson優(yōu)勢集中性指數(shù)變化趨勢如圖1~3。
圖1 濕地公園昆蟲群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)變化趨勢Fig.1 Variation tendency of Shannon-Wiene index of insect community in wetland garden
從圖1中看出,解放公園Shannon-Wiener多樣性指數(shù) (H)隨季節(jié)的變化上下波動較大,但總體上是隨月份更替呈上升趨勢,上升的同時,在7、8月份出現(xiàn)一個下降,至9月多樣性突增至最大值(4.7949),之后再下降,各月多樣性指數(shù)由高到低的順序是9月>10月>6月>4月>7月>8月>5月>3月。月湖公園濕地昆蟲群落多樣性指數(shù)變化也能傳遞給我們類似的信息,只是曲線變化比解放公園平緩。3至6月,Shannon-Wiener多樣性指數(shù)呈遞增趨勢;與解放公園相同,在7、8月多樣性指數(shù)也下降了,至9月份反彈達最大,為4.4611,隨后下降,多樣性指數(shù)大小順序為:9月>6月>10月>7月>8月>5月>4月>3月。月份的更替最直接的表現(xiàn)是溫度的變化,3至7月,隨著天氣轉(zhuǎn)暖,溫度逐漸升高,昆蟲活動頻繁,種群數(shù)量上升,多樣性也增加。從表3可以看出9月兩公園濕地昆蟲物種數(shù)均為最多,個體數(shù)并不是很多,但多樣性指數(shù)亦最大,表明9月濕地公園的環(huán)境適宜昆蟲生存。
圖2反映的是濕地昆蟲群落均勻度指數(shù) (J)的變化,與多樣性不一致,7、8月份反升高。在群落結(jié)構(gòu)中,多樣性和均勻度共同反映群落的穩(wěn)定性,解放公園均勻度最高的是8月,6月次之;月湖公園均勻度最高的為6月,與多樣性及物種數(shù)最高的9月不一致,但兩個公園6月多樣性及均勻度指數(shù)都較高,表明相對而言在該月濕地昆蟲群落較穩(wěn)定。
圖2 濕地公園昆蟲群落Pielou均勻度指數(shù)變化趨勢Fig.2 Variation tendency of Pielou index of insect community in wetland garden
由優(yōu)勢集中性指數(shù)的計算公式可知,優(yōu)勢集中性指數(shù)與物種數(shù)及各物種所占比例有關(guān),是對均勻度的反面度量,由圖3,兩個公園濕地昆蟲優(yōu)勢度指數(shù)均在9月份達最高值,分別為0.9415(JF)和0.9307(YH),至10月開始下降。這一結(jié)果表明,盡管9月濕地昆蟲多樣性最大,但群落不均勻,少數(shù)昆蟲在個體數(shù)量上占優(yōu)勢。
2.3.1 不同樣帶昆蟲群落特征指數(shù)
圖3 濕地公園昆蟲群落Simpson優(yōu)勢度指數(shù)變化趨勢Fig.3 Variation tendency of Simpson index of insect community in wetland garden
表3 濕地公園不同月份昆蟲物種數(shù)及群落結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 3 Species and diversity index of insect community in each month of garden wetland
兩個公園不同樣帶昆蟲群落多樣性各指數(shù)見表4。從表4可以看出,兩公園千屈菜群落均為昆蟲多樣性最高的樣帶,多樣性指數(shù)分別為4.88377(JF)和4.85839(YH),且在物種數(shù)上相差甚微,表明千屈菜群落適宜大多數(shù)昆蟲生長繁殖,是濕地昆蟲主要的寄主植物或棲息場所;其次是再力花群落,但月湖再力花區(qū)的昆蟲物種數(shù)為解放公園的兩倍多;解放公園多樣性最低的是黃花鳶尾區(qū),月湖是香蒲區(qū),且月湖香蒲區(qū)各群落指數(shù)顯著低于解放公園相同樣帶的水平;此外,月湖公園荷花區(qū)的昆蟲多樣性也顯著低于解放公園,造成此差別的原因是月湖公園該區(qū)域雖物種數(shù)與解放差別不大,但個體數(shù)卻明顯多于解放,表明典型種類個體數(shù)極占優(yōu)勢,致使昆蟲群落多樣性偏低,均勻度不高。解放公園各樣帶間昆蟲多樣性有差異,但差異不是很劇烈,總體上看昆蟲分布比較均勻;月湖公園卻不同,千屈菜區(qū)和再力花區(qū)相差不大,但香蒲區(qū)昆蟲只有3種,使得多樣性、均勻度及優(yōu)勢集中性指數(shù)都急劇減少。
表4 兩個公園不同樣帶間昆蟲群落多樣性指數(shù)Table 4 Diversity indexes of insect community in different phyto-groups of two parks
2.3.2 不同樣帶間昆蟲相似性分析
兩個公園不同樣帶間二元相似 (右上角)、異(左下角)性系數(shù)見表5、表6,多元相異距離聚類支序圖如圖4、圖5。
表5 解放公園各樣帶昆蟲種類的相似 (異)系數(shù)Table 5 Inscet species similarity(dissimilarity)coefficient of different phyto-groups in Jiefang park
表6 月湖公園各樣帶昆蟲種類的相似 (異)系數(shù)Table 6 Inscet species similarity(dissimilarity)coefficient of different phyto-groups in Yuehu park
根據(jù)Jaccard相似性系數(shù)原理,從表5和6中能明顯看出兩濕地公園各樣帶兩兩之間昆蟲種類均為極不相似。距離聚類圖4和5反映的是各樣帶間距離的大小程度,比較而言解放公園中再力花區(qū)、千屈菜區(qū)和香蒲區(qū)昆蟲差距稍小于黃花鳶尾區(qū)和荷花區(qū)。在月湖公園中千屈菜區(qū)和黃花鳶尾區(qū)昆蟲種類相似性最高,其次是與再力花區(qū)、荷花區(qū),相差最大的是香蒲區(qū)。
本文是關(guān)于武漢解放和月湖兩濕地公園昆蟲種類、群落結(jié)構(gòu)、季節(jié)動態(tài)以及樣帶間相似性的調(diào)查研究,結(jié)果顯示,武漢市園林濕地昆蟲種類相當豐富,共計7 131頭,隸屬于13目、81科(屬)、198種。這與園林濕地的特點有關(guān),環(huán)境濕潤是濕地重要的生態(tài)特征,本次研究中就以喜濕性的雙翅目昆蟲為濕地公園重要的代表性類群,其種類最多、分布最廣;此外,在濕地周圍還有其他的林木、花卉,豐富了昆蟲生活環(huán)境,使得多寄主的昆蟲能及時遷移,因此濕地公園昆蟲種類繁多。昆蟲群落多樣性指數(shù)的季節(jié)變化一般是隨著溫度升高,多樣性也增大,在9月昆蟲多樣性最高,與崇明灘蘆葦?shù)氐睦ハx群落多樣性九月最高 (解晶,2008)相同,但與扎龍湖多樣性指數(shù)在各年7月為峰值 (宋文軍等,2007)的結(jié)論不相同,武漢市濕地公園的昆蟲群落多樣性在7、8月反而是降低的。經(jīng)初步分析,這一現(xiàn)象可能與武漢市的氣候有關(guān),夏季的暴雨和高溫可能是直接影響昆蟲發(fā)生的不利因素,武漢市通常以7月份暴雨次數(shù)最多,強度最大 (宋清翠和馬文彥,1998),暴雨的沖刷會使得有些昆蟲不易附著在植物上,或直接將其殺死;武漢是我國著名的火爐之一,夏季經(jīng)??釤犭y當,強高溫的天氣并不利于昆蟲生長,在干旱高溫季節(jié)或熱帶地區(qū),有些昆蟲也會暫時停止活動,進行休眠性越夏,故而7、8月昆蟲多樣性會下降,但氣候入秋后的9月比8月多樣性指數(shù)有顯著回升,這正是由于這一個月雨量特別是暴雨顯著減少,天氣風和日麗,氣溫也不低,有利于昆蟲尤其是那些怕雨怕熱的弱小種類大量生長繁殖。
將兩個公園不同樣帶間昆蟲多樣性和相似性進行比較,發(fā)現(xiàn)不同植物種類間昆蟲多樣性差別很大,種類極不相似,昆蟲多樣性最高的植物群落是千屈菜。早在1997年,Diehl et al.(1971)的文獻就報道了馬尼托巴湖 (加拿大中南部)千屈菜上昆蟲種類繁多,共采集到38個科屬的昆蟲,劃分為植食性、捕食性、雜食性和寄生性;2002年,Henne et al.又對同地區(qū)的千屈菜上發(fā)現(xiàn)的昆蟲種類進行了增補 (Henne et al.,2002)。近年來,國內(nèi)關(guān)于千屈菜上發(fā)現(xiàn)新為害的昆蟲種類報道也較多 (歐克芳等,2008,2009)。
總體來說武漢園林濕地昆蟲的特點是種類豐富,組成多樣化,多樣性指數(shù)隨季節(jié)的溫度和植物種類的變化而變化,溫度升高,多樣性指數(shù)升高,但溫度過高會抑制昆蟲多樣性。植物種類不同,昆蟲種類亦相異。
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