曹天棋 趙馨宇 楊舒涵 羅志文
摘要 [目的]探明應(yīng)龍山森林公園昆蟲多樣性及生境情況,為保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)。[主法]于2020年4—9月,采用樣線法、黃盤法、網(wǎng)捕法在應(yīng)龍山森林公園進(jìn)行昆蟲采集,按生境類型對采集到的昆蟲進(jìn)行種類鑒定和數(shù)量統(tǒng)計。[結(jié)果]共記錄昆蟲11目43科82屬88種,共3 593只,優(yōu)勢種25種,其中采集到的鞘翅目種類最多,占29.39%,包括4種生境:林緣、灌叢、草甸、濕地,不同生境的昆蟲個體數(shù)量為灌叢>草甸>林緣>濕地,且昆蟲對于不同生境有相應(yīng)的選擇傾向,人為干擾較少的生境中昆蟲種類豐富,昆蟲多樣性高且群落穩(wěn)定性好。[結(jié)論]應(yīng)龍山的昆蟲多樣性保護(hù)應(yīng)首先傾向于對濕地、林緣區(qū)域采取措施。
關(guān)鍵詞 應(yīng)龍山森林公園;不同生境;昆蟲群落;多樣性
中圖分類號 Q 968? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A
文章編號 0517-6611(2021)16-0130-06
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.035?? 開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):
Diversity of Insect Communities in Different Habitats of Yinglongshan Forest Park
CAO Tian-qi, ZHAO Xin-yu, YANG Shu-han et al (Jiamusi University, Jiamusi, Heilongjiang 154007)
Abstract [Objective]To explore the insect diversity and habitat in Yinglongshan Forest Park and provide scientific basis for the protection of ecosystem. [Method]Insect collection was carried out in Yilongshan Forest Park from April 2020 to September 2020 by wire sampling, yellow disc and net trapping methods, and species identification and quantitative statistics were performed on the collected insects according to habitat type. [Result]A total of 3 593 insects belonging to 82 genera, 43 families, 11 orders were recorded in this survey, with 25 dominant species. Among them, the species of Coleoptera were the most, accounting for 29.39%, including four habitats: forest edge,shrubbery,grassy marshland and wetland. The order of individual number of insects in different habitats was shrubbery>grassy marshland>forest edge>wetland.The results of population analysis showed that insects had a tendency of selection for different habitats. There were abundant insect species, high insect diversity and good community stability in the habitats with less human disturbance, such as grassy marshland and shrubbery. [Conclusion]Insect diversity conservation should be favoured at first for wetlands, limbic areas where measures are to be taken.
Key words Yinglongshan Forest Park;Different habitats;Insect community;Diversity
物種多樣性是人類可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ),保護(hù)和利用生物多樣性是國際社會普遍關(guān)注的問題。昆蟲多樣性的調(diào)查和監(jiān)測是研究和利用昆蟲多樣性的基本前提,其重要性也是顯而易見的。作為以生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)的害蟲生態(tài)調(diào)控,自然調(diào)節(jié)是生物密度制約的重要因子。近年來,通過改善農(nóng)田生物多樣性和強(qiáng)化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)保益控害的服務(wù)功能,實現(xiàn)作物病蟲害生態(tài)調(diào)控已成為國內(nèi)外研究的熱點[1]。應(yīng)龍山森林公園位于七臺河市開發(fā)新區(qū)內(nèi),由于人們開發(fā)該地資源、增加基礎(chǔ)設(shè)施,破壞了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,導(dǎo)致昆蟲群落多樣性也受到了較大影響。為了掌握森林公園及周邊昆蟲多樣性及分布特征,筆者對應(yīng)龍山森林公園及周邊不同生境昆蟲群落多樣性進(jìn)行調(diào)查,旨在為開發(fā)和利用應(yīng)龍山森林公園的昆蟲資源提供基礎(chǔ)資料。
1 材料與方法
1.1 研究樣地
七臺河市地處我國東北部,位于130 °~131°44′E,45°16′~45°37′N,年平均積溫5.1 ℃。整個地勢東南高,西北低,屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候,寒暑分明,雨量充沛,無霜期短。春季干旱少雨,夏季高溫多雨,秋季秋高氣爽,冬季寒冷少雪,年平均降雨量545 mm。多年平均氣溫3.7 ℃,無霜期128 d,全年主導(dǎo)風(fēng)為西南風(fēng),冬季以西北風(fēng)為主,風(fēng)力最大可達(dá)7~8級。應(yīng)龍山森林公園位于七臺河市北部,是七臺河市的天然氧吧,對于寬甸的生態(tài)環(huán)境和旅游文化及民眾的休閑和健身運動有著重要意義。但近年來森林公園內(nèi)外道路等基礎(chǔ)設(shè)施、商業(yè)等公共服務(wù)設(shè)施的開發(fā),不僅改變了原來的生境群落類型,還造成生物多樣性的變化,森林質(zhì)量也有所下降。在此背景下,筆者于2020年4—9月,集中對應(yīng)龍山地區(qū)昆蟲資源多樣性進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查,并對應(yīng)龍山森林公園及周邊生境昆蟲多樣性進(jìn)行研究,采樣地分布見圖1。
1.2 調(diào)查方法 該調(diào)查時間和頻次為每30 d調(diào)查2次,時間間隔15 d;遇天氣不良,則順延1 d。針對每條樣線,主要采用網(wǎng)捕法進(jìn)行調(diào)查,記錄并拍攝每條樣線周圍5 m內(nèi)的昆蟲種類和數(shù)量,所有昆蟲至少鑒定到科,對于現(xiàn)場無法鑒定的昆蟲進(jìn)行標(biāo)本采集和照片拍攝,帶回實驗室請相關(guān)專家鑒定。種類鑒定參考《中國昆蟲生態(tài)大圖鑒》[2]、《中國蝴蝶圖鑒》[3]、《中國北方常見金龜》[4]、《中國天牛彩色圖鑒》[5]。將采集的昆蟲帶回實驗室進(jìn)行分類計數(shù)并制作標(biāo)本,按昆蟲采集地點生境的不同,將生境分為濕地、林緣、草甸、灌木四大類,旨在探明應(yīng)龍山森林公園昆蟲的種類及多樣性、不同生境對昆蟲分布的影響,并為合理保護(hù)原生態(tài)森林環(huán)境提供昆蟲多樣性的原始數(shù)據(jù)。
1.3 昆蟲多樣性分析
昆蟲多樣性評價主要選擇以下5個指標(biāo):物種多度 (S) 、Shannon-Wiener多樣性指數(shù) (H′) 、Pielou均勻度指數(shù) (E) 、Simpson優(yōu)勢度指數(shù) (C) 、Margalef豐富度指數(shù) (D), 計算公式:物種多度 (S) 采用昆蟲種數(shù) S 測度[6]; Shannon-Wiener公式: H′=-P i ln P i ;Pielou均勻度指數(shù) (E):E=H′ /ln S ;Simpson優(yōu)勢度指數(shù): C=1-(N i/N)2;
Margalef豐富度指數(shù): D=(S-1) /ln ?N 。式中, N i為樣地第i個物種的個體數(shù);N為樣地內(nèi)所有物種的個體數(shù);P i為第i種個體數(shù)占總個體數(shù)(N)的比例,即P i=N i/N。
1.4 昆蟲群落相似性分析
昆蟲群落相似性采用Jaccard相似性系數(shù) (J)進(jìn)行分析。計算公式如下:J=c/(a+b)-c,(a為A生境類型中昆蟲種數(shù),b為B生境類型中昆蟲種數(shù),c為A、B 2種生 境類型中共有昆蟲種數(shù))。根據(jù)Jaccard相似性系數(shù)原理,當(dāng) J 為0~0.25時,為極不相似;當(dāng) J 為>0.25~0.50時,為中等不相似;當(dāng) J 為>0.50~0.75時,為中等相似;當(dāng) J 為>0.75~1.00時,為極相似[7]。
將所有原始數(shù)據(jù)錄入Excel 2010中,并利用該軟件計算不同生境類型中的昆蟲群落多樣性指數(shù)和相似性系數(shù)。采用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,采用單因素方差分析(One-way,ANOVA)比較不同生境4類多樣性指數(shù)之間的差異,并采用最小顯著性差異(least significant difference)方法比較不同生境4類多樣性指數(shù)之間的差異顯著性( P <0.05)[8]。昆蟲數(shù)量50頭以上為優(yōu)勢種,分析不同生境類型對昆蟲群落多樣性的影響。通過Google Earth定位系統(tǒng)對觀測軌跡進(jìn)行位點校對, TIF格式導(dǎo)出。繪圖使用Origin 2018。
2 結(jié)果與分析
2.1 昆蟲群落的數(shù)量特征
通過對應(yīng)龍山森林公園進(jìn)行采
集調(diào)查,共觀察采集到3 593頭昆蟲,隸屬11目43科82屬88種(表1)。經(jīng)過對應(yīng)龍山森林公園采集的昆蟲分類鑒定,在科級水平進(jìn)行統(tǒng)計分析。對應(yīng)龍山森林公園昆蟲多樣性的統(tǒng)計分析表明,昆蟲資源豐富。在昆蟲采集數(shù)量上鞘翅目最多,昆蟲數(shù)量采集最多的4個目,分別是鞘翅目(1 056頭)、鱗翅目(964頭)、膜翅目(540頭)、半翅目(355頭),占比分別為29.39%、26.83%、15.03%、9.88%;采集昆蟲科數(shù)最多的4個目分別是鞘翅目(12科)、鱗翅目(7科)、半翅目(6科)、雙翅目(5科),分別占總科數(shù)的27.91%、16.28%、13.95%、11.63%。
2.2 昆蟲群落的時空分布
由圖2可知,對不同生境采集到的昆蟲物種數(shù)排序為草甸>灌叢>林緣>濕地,個體數(shù)為灌叢>草甸>林緣>濕地,灌叢中昆蟲群落種類數(shù)量最多,濕地生境類型中的昆蟲種類數(shù)量最少。經(jīng)計算,昆蟲數(shù)目最多的4個科分別是蟻科(404頭)、灰蝶科(311頭)、蛺蝶科(292頭)、葉甲科(278頭),分別占昆蟲總采集數(shù)的11.24%、8.66%、8.12%、7.73%。鞘翅目、鱗翅目、半翅目、雙翅目和膜翅目無論是科數(shù)還是種數(shù)都占有明顯優(yōu)勢。說明上述類群在應(yīng)龍山森林公園昆蟲群落中占主要地位,是應(yīng)龍山森林公園昆蟲群落中的優(yōu)勢目。
4—9月昆蟲物種豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)的時間動態(tài)見圖3。物種多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù),4—5月上升,因為天氣轉(zhuǎn)暖,物種數(shù)增多,6月由于降雨多,昆蟲種類單一,但到9月達(dá)到最大值,可見采集時間對物種數(shù)有顯著影響 (F=3.485,P <0.05),同時對個體數(shù)有極顯著影響。多樣性指數(shù)最高出現(xiàn)在9月,7月時有所回升,最低出現(xiàn)在8月。推測與采集的溫度、天氣有關(guān),東北天氣寒冷,4月偶爾下雪導(dǎo)致昆蟲種類數(shù)量極少,5—8月溫度逐漸升高,降雨量增多,9月天氣轉(zhuǎn)涼,降雨量減少。極端天氣與暴雨事件相對較多, 氣溫相對較低,可能是導(dǎo)致昆蟲物種數(shù)高峰期出現(xiàn)在9月而未觀測到許多種昆蟲的原因。植物生長較為茂盛,溫濕度適宜,昆蟲種類逐漸增多[9]。
通過對比分析4—9月昆蟲在不同生境的數(shù)量變化發(fā)現(xiàn)(圖2),林緣生境昆蟲數(shù)量由4月開始增加,7月達(dá)到最大值,9月呈下降趨勢,原因可能在于9月氣溫變化大,降雨量多,風(fēng)力較大,且飯后散步、旅游的居民多,人為干擾較為嚴(yán)重,且周圍有放養(yǎng)雞、鴨、牛的農(nóng)戶,會影響昆蟲的組成,高強(qiáng)度和低強(qiáng)度放牧導(dǎo)致灌叢、草甸的物種組成顯著不同[10]。捕食性昆蟲較少,這與以植食性昆蟲在受干擾時數(shù)量種類更多的發(fā)現(xiàn)一致[11];9月降溫降雨,觀測到的昆蟲逐漸減少,林緣生境中數(shù)量最多的昆蟲種類是榆紫葉甲、黃脛小車蝗、楊葉甲、白星花潛等。草甸生境昆蟲數(shù)量從4月開始增加,8月達(dá)到最大值,9月草甸昆蟲數(shù)量顯著減少,推測原因在于8月份降雨量大,可能有些昆蟲躲藏起來未被觀測記錄到。草甸生境中數(shù)量最多的昆蟲種類是薊溝無網(wǎng)蚜、斑點筒喙象、烏頭眉紋蟋蟀等。6月濕地生境昆蟲數(shù)量增多,原因在于氣溫升高,且采樣地在林緣不遠(yuǎn)處,降雨量充沛,觀測到的昆蟲主要是以水黽、日本弓背蟻、黑毛蚊為主。灌叢生境中昆蟲變化趨勢為先升高后降低,推測與氣溫升高、降雨量逐漸增多有關(guān),觀測到最多的昆蟲為藍(lán)灰蝶、銀灰蝶、烏頭眉紋蟋蟀、楊葉甲等。
2.3 不同生境昆蟲多樣性
對應(yīng)龍山森林公園不同生境中昆蟲多樣性特征進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)不同生境類型中物種豐富度指數(shù)為草甸>灌叢>林緣>濕地,物種數(shù)排序為灌叢>草甸>林緣>濕地;灌叢和草甸生境中昆蟲物種數(shù)均超過75種,其中,草甸生境和灌叢生境類型豐富度指數(shù)和物種多度顯著高于其他2種生境(表2),原因可能在于應(yīng)龍山東側(cè)平原有一處藥草種植基地,開花植物較多,草甸和灌叢正是連接種植基地與城鎮(zhèn)的生境類型;多樣性指數(shù)排序為草甸>濕地>灌叢>林緣,草甸生境中昆蟲多樣性指數(shù)最高,通過實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)草甸植物種類也是最多的,植被種類多樣可以導(dǎo)致昆蟲物種多樣[12]。均勻度指數(shù)為濕地>草甸>灌叢>林緣,濕地生境中全部物種個體數(shù)目的分配均勻度最高。優(yōu)勢度指數(shù)為濕地>草甸>灌叢>林緣,濕地生境類型的植被更加單一,濕地生境昆蟲群落也單一,受到人為干擾較重[13]??傮w來看, 草甸生境類型物種數(shù)、個體數(shù)、多樣性指數(shù)和物種豐富度指數(shù)最高,優(yōu)勢度指數(shù)較高,表明草甸生境類型昆蟲群落結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定和復(fù)雜。林緣生境類型優(yōu)勢度指數(shù)、豐富度指數(shù)居中;濕地生境優(yōu)勢度相對較高,但物種豐富度、多樣性較低,具有明顯的優(yōu)勢種群。灌叢生境類型昆蟲優(yōu)勢度偏低,均勻度較高,多樣性指數(shù)較低, 物種豐富度較高,說明昆蟲種類相對豐富,群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,有明顯的優(yōu)勢種群。
在應(yīng)龍山森林公園的調(diào)查中,4種生境類型昆蟲物種相似度系數(shù)均低于0.750 0,只有草甸和灌叢生境表現(xiàn)為中等相似,相似度系數(shù)為0.681 8。林緣和草甸、林緣和灌叢中等不相似,草甸和濕地、濕地和灌叢表現(xiàn)為極不相似;林緣和濕地最低,僅0.075 5(表3)。
3 結(jié)論與討論
該研究通過數(shù)據(jù)分析得出4種生境間昆蟲種群存在顯著差異,草甸生境類型與濕地生境類型昆蟲種群存在顯著差異,其他生境類型差異不明顯。相似度系數(shù)體現(xiàn)出了應(yīng)龍山森林公園不同生境昆蟲生態(tài)結(jié)構(gòu)的相似性。該調(diào)查中,生境之間相似性系數(shù)除林緣和濕地間為極不相似(0.075 5)外,多表現(xiàn)為中等不相似,這是由于在調(diào)查過程中為了直觀體現(xiàn)不同生境間昆蟲的種類差異,盡量避免在生境過渡帶進(jìn)行調(diào)查。灌叢和草甸的相似度最高,原因可能在于應(yīng)龍山周邊有農(nóng)田,灌叢和草甸多為農(nóng)田和城鎮(zhèn)周邊的過渡型生境,且面積廣,少有人涉足,生境類型多樣;而人類在濕地周邊活動較為頻繁、濕地植被種類少導(dǎo)致濕地生境昆蟲種類單一。該研究的物種組成與其他森林公園昆蟲多樣性的調(diào)查結(jié)果基本一致[14-15]。
該研究對七臺河市應(yīng)龍山森林公園昆蟲種類進(jìn)行系統(tǒng)性調(diào)查,采集的昆蟲共涉及11個目,體現(xiàn)出該區(qū)域昆蟲類群的多樣性。研究中昆蟲采集的方式主要為樣線掃網(wǎng),結(jié)合黃盤法,因條件無法支持故未在夜晚采集昆蟲,蛾類在采集中獲取的昆蟲數(shù)量較少。調(diào)查結(jié)果顯示,應(yīng)龍山森林公園優(yōu)勢昆蟲隸屬于半翅目、雙翅目、鱗翅目、鞘翅目、直翅目和膜翅目等。采集的最優(yōu)勢的5個科的昆蟲有2種隸屬鱗翅目,1種為半翅目作物害蟲且多采集于農(nóng)田周邊的草甸和灌叢中。在應(yīng)龍山森林公園南部草甸、灌叢中發(fā)現(xiàn)多種半翅目類群的昆蟲,數(shù)量較多但不同調(diào)查點優(yōu)勢科不同,灌叢生境類型多為2類生境的中間過渡帶,有多種的生境覆蓋[16],但通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)灌叢中各類害蟲猖獗,極大破壞了生態(tài)平衡,植食性昆蟲危害園林生態(tài),天敵昆蟲種類數(shù)量不足以解決害蟲的發(fā)生,建議園林部門采取相關(guān)措施防治害蟲,保護(hù)森林環(huán)境,及時防止蟲害繼續(xù)蔓延到周邊農(nóng)田及原始森林環(huán)境;造成害蟲大量發(fā)生的原因可能在于開發(fā)應(yīng)龍山森林公園,游客數(shù)量增加,人為干擾嚴(yán)重導(dǎo)致自然生態(tài)被破壞。產(chǎn)生這一結(jié)果的主要原因可能是近年來應(yīng)龍山森林公園的大面積改造破壞了生境的穩(wěn)定性,從而對昆蟲群落產(chǎn)生了較大影響[17],而土地利用在很大程度上決定了許多生物的系統(tǒng)發(fā)育多樣性[18]。應(yīng)龍山森林公園的森林生態(tài)系統(tǒng)以針葉林和闊葉林為主要生境,昆蟲生存環(huán)境生境多樣,優(yōu)勢種個體數(shù)量多,榆紫葉甲( Ambrostoma quadriimpressum)、楊葉甲(Chrysonieln populi)、白星花潛(Potosia brevitarsis)等植食性昆蟲數(shù)量多,危害森林公園中楊樹(Populus L)、榆樹(Ulmus pumila)、旱柳(Salix matsudana)、蒙古櫟(Quercus mongolica), 且天敵昆蟲數(shù)量少。
因此,在規(guī)劃建設(shè)應(yīng)龍山森林公園的過程中建議考慮如下方面:①對應(yīng)龍山森林公園的昆蟲資源進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查研究,優(yōu)先保護(hù)具有重要生態(tài)服務(wù)功能和受威脅的昆蟲群落;②對市民和游客進(jìn)行宣傳教育,普及保護(hù)生物多樣性的科學(xué)知識,避免人類活動的過度干擾。
4 展望
該研究僅從數(shù)量上對不同時間、不同生境類型中昆蟲群落的相似性進(jìn)行了初步研究,下一步可對昆蟲特異性種類進(jìn)行深入調(diào)查,進(jìn)一步研究昆蟲與寄主植物、棲息環(huán)境的相互關(guān)系等,為分析保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的變化規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。森林管理應(yīng)同時考慮林分內(nèi)樹種豐富度和景觀尺度的森林隔離度,以激發(fā)對昆蟲和病原體的抗性[19]。應(yīng)對害蟲防治,主要基于“預(yù)防為主,生態(tài)優(yōu)先,整合治理,精準(zhǔn)施策”的原則,由于應(yīng)龍山森林公園害蟲泛濫即將成災(zāi),建議園林部門采取生態(tài)調(diào)控技術(shù)、結(jié)合生物防治和合理的化學(xué)防治等手段,構(gòu)建 “經(jīng)濟(jì)、簡便、有效”的生態(tài)技術(shù)體系,將害蟲控制在生態(tài)經(jīng)濟(jì)閾值水平之下[20-21]。
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