不同林分類型對(duì)昆蟲群落多樣性的影響

吳龍飛,姜文虎,劉 洋,李忠玲,劉軍俠,2,*

1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 保定 071000 2 河北省林木種質(zhì)資源與森林保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 保定 071000

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不同林分類型對(duì)昆蟲群落多樣性的影響

吳龍飛1,姜文虎1,劉 洋1,李忠玲1,劉軍俠1,2,*

1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 保定 071000 2 河北省林木種質(zhì)資源與森林保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 保定 071000

為研究近自然森林經(jīng)營(yíng)下的華北落葉松人工林不同林分類型對(duì)昆蟲群落多樣性的影響,以塞罕壩自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的華北落葉松純林和混交林作為研究對(duì)象,對(duì)6種不同林分類型中的昆蟲群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。共獲得昆蟲標(biāo)本9542頭,隸屬于7目,68科,187種,以雙翅目、半翅目和鞘翅目為優(yōu)勢(shì)類群。研究結(jié)果表明：6種林分類型中的昆蟲在物種和個(gè)體數(shù)上存在差異,相似性分析顯示群落結(jié)構(gòu)均不相似；群落多樣性指數(shù)分析表明華北落葉松純林和其它類型的混交林均具有較高的豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)；主成分分析表明各林分類型中捕食性類群和寄生性類群是影響昆蟲群落結(jié)構(gòu)的主要因素,且捕食性類群和寄生性類群對(duì)植食性類群的控制作用較強(qiáng)；穩(wěn)定性分析顯示6種林分類型昆蟲群落結(jié)構(gòu)均具有較高的穩(wěn)定性。

林分類型；昆蟲群落多樣性；相似性；主成分分析；穩(wěn)定性

一直以來(lái)植物與昆蟲的相互作用都是生態(tài)學(xué)者們研究的熱點(diǎn),同時(shí)與植物生長(zhǎng)有關(guān)的各項(xiàng)條件(如種類、混交形式、郁閉度、林齡、森林經(jīng)營(yíng)措施等)的變化對(duì)昆蟲群落多樣性的影響亦受到廣泛關(guān)注[1],如研究不同樹種混交及混交比例對(duì)昆蟲多樣性的影響,表明植被多樣性高的林分內(nèi)昆蟲群落多樣性亦較高,且不同混交比例對(duì)昆蟲種群的分布有明顯影響[2- 3]。其中,許多學(xué)者針對(duì)不同地域、不同類型的天然林進(jìn)行了昆蟲多樣性研究[4- 5],但對(duì)于近自然森林經(jīng)營(yíng)下的人工林內(nèi)的昆蟲群落結(jié)構(gòu)研究涉及很少。近自然森林經(jīng)營(yíng)是一種順應(yīng)自然的計(jì)劃和管理森林的模式,是充分利用森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的自然生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律,在森林自然更新的基礎(chǔ)上計(jì)劃和設(shè)計(jì)各項(xiàng)森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng),優(yōu)化森林的結(jié)構(gòu)和功能,從而使生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的需求能最佳結(jié)合的一種接近自然地森林經(jīng)營(yíng)模式[6- 7]。

我國(guó)是世界上人工林面積最大的國(guó)家,不少學(xué)者對(duì)我國(guó)不同類型的人工林現(xiàn)狀及經(jīng)營(yíng)模式進(jìn)行了分析探討,普遍認(rèn)為我國(guó)人工林缺乏科學(xué)和有效的經(jīng)營(yíng)管理模式,人工林生物樣多樣性下降,生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益低。塞罕壩自然保護(hù)區(qū)內(nèi)是以華北落葉松和樟子松為主要樹種的人工林,在保護(hù)區(qū)采取近自然森林經(jīng)營(yíng)措施,嚴(yán)格控制外界人為因素的干擾,適時(shí)進(jìn)行林木撫育,改善林木生長(zhǎng)環(huán)境,達(dá)到了一種近自然森林的狀態(tài)。與保護(hù)區(qū)外的人工林相比保護(hù)區(qū)內(nèi)松毛蟲等重大森林害蟲很少發(fā)生,即使發(fā)生也不成災(zāi),具有良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此本文從昆蟲生態(tài)學(xué)角度出發(fā),為探究該保護(hù)區(qū)內(nèi)這種近自然森林經(jīng)營(yíng)下的森林生態(tài)系統(tǒng)本身的自然控害作用,以華北落葉松純林和華北落葉松不同類型混交林為研究對(duì)象,探討不同林分類型中昆蟲群落結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律[3],明確保護(hù)區(qū)不同林分類型對(duì)昆蟲群落的影響以及對(duì)主要害蟲的控害機(jī)制,為華北落葉松人工林的重大害蟲防控和經(jīng)營(yíng)管理提供參考。

1 研究地區(qū)和研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

塞罕壩自然保護(hù)區(qū)是2002年經(jīng)河北省人民政府批準(zhǔn)建立的森林生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)區(qū),該保護(hù)區(qū)(42°22′—42°31′N, 116°53′—117°31′E)位于河北省承德市圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣(圍場(chǎng)鎮(zhèn))境內(nèi),與內(nèi)蒙古高原相鄰,總面積20029.8 hm2,森林覆蓋率80.74%,以華北落葉松和樟子松為主要人工林,兩者均占保護(hù)區(qū)總面積的8%[8]。保護(hù)區(qū)屬溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),全年氣候特征為：冬季漫長(zhǎng),低溫寒冷；春季干燥多風(fēng)；夏季不明顯,光照強(qiáng)；降水量偏少。保護(hù)區(qū)內(nèi)植物資源豐富,有森林、灌叢、灌草叢、草原、草甸及沼澤植被等多種植被類型[9]。喬木以華北落葉松、樟子松、白樺為主要樹種,其中華北落葉松混交林以落葉松-樟子松、落葉松-白樺、落葉松-山刺玫等混交類型為主；灌叢主要有山刺玫灌叢、金露梅灌叢、山荊子灌叢、虎榛子灌叢、繡線菊灌叢等。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置

根據(jù)保護(hù)區(qū)內(nèi)常見(jiàn)的植被類型選擇了6種不同林分類型的華北落葉松林,林齡為35—40 a,林分密度約為600—750株/hm2,且華北落葉松與其他樹種的混交比例為1∶1。樣地大小設(shè)置為20 m×20 m,每種林分類型設(shè)3個(gè)重復(fù),樣地概況見(jiàn)表1。

表1 不同林分類型樣地概況

1.2.2 群落調(diào)查方法

調(diào)查采集于2014.6—2014.9進(jìn)行。使用掃網(wǎng)法在樣地內(nèi)采樣,用捕蟲網(wǎng)(網(wǎng)口直徑30 cm,深50 cm,錐形,以白色尼綸紗制成)在樣方的各個(gè)方位隨機(jī)掃取100網(wǎng)(共計(jì)200下),將采集的標(biāo)本裝入毒瓶中殺死,然后放入三角紙袋內(nèi),記錄好時(shí)間、地點(diǎn)帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定。昆蟲標(biāo)本至少鑒定到科,未能鑒定到種的昆蟲標(biāo)本將其編號(hào)作為單獨(dú)的種進(jìn)行處理[10]。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析方法

本文使用Excel、Forstat和SPSS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

(1) 群落特征指數(shù)測(cè)定

豐富度指數(shù)(Richness Index)

d=(S-1)/lnN

式中,S為物種數(shù)；N為群落中總的個(gè)數(shù)。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(Diversity Index)

式中,S為物種數(shù)；Pi=Ni/N；Ni為第i種的個(gè)體數(shù)；N為群落中總的個(gè)數(shù)。

Pielou均勻度指數(shù)(Evenness Index)

J=H′/Hmax,Hmax=lnS

式中,H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)；Hmax為給定物種完全均勻時(shí)的群落多樣性指數(shù)；S為物種數(shù)。

Berger-Parker優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Dominance Index)

I=Nmax/N

式中,Nmax為優(yōu)勢(shì)類群的數(shù)量；N為群落中總的個(gè)數(shù)[11]。

(2) 群落相似性測(cè)定

q=c/(a+b-c)

該公式規(guī)定相似性等級(jí)是：當(dāng)q=0.00—0.25時(shí),極不相似；當(dāng)q=0.25—0.50時(shí),中等不相似；當(dāng)q=0.50—0.75時(shí),中等相似；當(dāng)q=0.75—1.00時(shí),極相似。

(3) 群落的主成分分析

以昆蟲不同類群的物種數(shù)和個(gè)體數(shù)為因子[13],應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析。M1為捕食性類群的物種數(shù),M2為捕食性類群的個(gè)體數(shù),M3為植食性類群的物種數(shù),M4為植食性類群的個(gè)體數(shù),M5為寄生性類群的物種數(shù),M6為寄生性類群的個(gè)體數(shù),M7為中性類群的物種數(shù),M8為中性類群的個(gè)體數(shù)。

(4) 群落相對(duì)穩(wěn)定性測(cè)定

采用群落物種數(shù)與個(gè)體數(shù)之比(St/Si)和天敵類群物種數(shù)與植食性類群物種數(shù)之比(Sn/Sp)表示；St/Si反映種間數(shù)量上的制約作用,Sn/Sp反映食物網(wǎng)關(guān)系和天敵—害蟲相互制約的復(fù)雜程度[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落組成結(jié)構(gòu)變化

本次共獲得標(biāo)本9542頭,隸屬于7目(分別為雙翅目、半翅目、鞘翅目、膜翅目、直翅目、鱗翅目、脈翅目),68科,187種。

表2 不同林分類型昆蟲群落組成

如表2所示,從目數(shù)來(lái)看,樣地Ⅴ、Ⅵ內(nèi)昆蟲目數(shù)7個(gè)最多,樣地Ⅱ、Ⅳ次之,樣地Ⅲ昆蟲目數(shù)最少。從科數(shù)和物種數(shù)上看,樣地Ⅱ、Ⅰ和Ⅵ的科數(shù)和物種數(shù)均較多,主要優(yōu)勢(shì)類群包括雙翅目的蠅科、寄蠅科、舞虻科、花蠅科,半翅目的葉蟬科、沫蟬科、姬獵蝽科、盲蝽科,鞘翅目的葉甲科、肖葉甲科、瓢甲科等；主要常見(jiàn)的物種有家蠅(Muscadomestica)、麻蠅(SarcophaganaemorrhoidalisFallen)、大青葉蟬(Cicadellaviridis)、松沫蟬(AphrophoraflavipesUhler)、窄姬獵蝽(NabisstenoferusHsiao)、四點(diǎn)苜蓿盲蝽(Adelphocorissuturalis)、斑額隱頭葉甲(CryptocephaluskulibiniGebler)、蒿金葉甲(Chrysolinaaurichalcea)、七星瓢蟲(Coccinellaseptempunctata)等。樣地Ⅲ的物種數(shù)最少,主要為葉蟬科、花蠅科、大蚊科、寄蠅科物種。從個(gè)體數(shù)上看,樣地Ⅱ內(nèi)昆蟲個(gè)體數(shù)最多,樣地Ⅲ和樣地Ⅴ內(nèi)昆蟲個(gè)體數(shù)最少。

根據(jù)人口特性進(jìn)行區(qū)分，將古鎮(zhèn)旅游市場(chǎng)劃分為不同的群體。筆者通過(guò)實(shí)地調(diào)研，對(duì)赴霍童古鎮(zhèn)旅游的127名游客進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，分析如下：

類群的劃分可以直觀的了解昆蟲群落結(jié)構(gòu)的組成情況,由表3可知,植食性類群在6種林分內(nèi)的物種數(shù)和個(gè)體數(shù)均最多,捕食性類群和寄生性類群兩者的物種數(shù)與植食性類群物種數(shù)相當(dāng),中性類群的物種數(shù)和個(gè)體數(shù)均最少?？傮w可以看出,6種林分類型內(nèi)的天敵類群具有一定優(yōu)勢(shì)地位,在某種程度上可以控制植食性類群部分害蟲的大發(fā)生,使昆蟲群落結(jié)構(gòu)具有一定的穩(wěn)定性。

表3 不同林分類型昆蟲功能類群

S：物種數(shù)Number of species；I：個(gè)體數(shù)Number of individual

2.2 群落特征指數(shù)

由圖1可知,0.05顯著水平下,從豐富度指數(shù)上看,樣地Ⅱ的值最高,樣地Ⅲ的值最低,且樣地Ⅲ與樣地Ⅰ、樣地Ⅱ存在顯著差異,與其它樣地之間差異不明顯。推斷原因可能是落葉松純林和落葉松-樟子松混交林下植被蓋度較高,物種多樣性、豐富度亦較高(以細(xì)葉苔草、地榆、朝天萎陵菜、歪頭菜、唐松草、羊茅等為優(yōu)勢(shì)物種),增加了昆蟲取食和生存的機(jī)會(huì),使昆蟲群落的豐富度和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)較高,均勻度指數(shù)相應(yīng)較低,而落葉松-白樺混交林下植被蓋度雖高,但物種比較單一(主要為草地早熟禾、蚊子草、草原老鸛草),昆蟲群落的豐富度指數(shù)低。

從多樣性指數(shù)上看,6種林分類型之間不存在顯著差異,即使是純林和林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的針葉混交林也表現(xiàn)為較高的多樣性指數(shù),可能由于在近自然森林經(jīng)營(yíng)模式下,保護(hù)區(qū)內(nèi)的森林達(dá)到了一種近自然林的狀態(tài),逐漸形成了較為復(fù)雜且穩(wěn)定的森林生態(tài)系統(tǒng),加上落葉松林下植被物種豐富,增加了昆蟲群落多樣性。從均勻度指數(shù)上看,樣地Ⅲ的值最高,且樣地Ⅱ與樣地Ⅲ、樣地Ⅴ之間存在明顯差異,其它林分間差異不明顯,表明樣地Ⅲ內(nèi)昆蟲物種分布相對(duì)均衡,沒(méi)有突發(fā)性,種間具有一定的制約能力。從優(yōu)勢(shì)度指數(shù)上看,樣地Ⅱ的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)明顯高于其它,且樣地Ⅱ與樣地Ⅰ之間存在顯著差異,其它林分間不存在差異,表明樣地Ⅱ中優(yōu)勢(shì)類群較多(主要有葉蟬科、盲蝽科、花蠅科、葉甲科等),且優(yōu)勢(shì)類群的地位比較突出。

2.3 群落的相似性分析

由表4可知,樣地Ⅲ與樣地Ⅴ、樣地Ⅵ的相似性系數(shù)分別為0.2308、0.2432(q<0.25),表示樣地Ⅲ與樣地Ⅴ、樣地Ⅵ內(nèi)昆蟲群落結(jié)構(gòu)極不相似。其它林分類型之間的q值均大于0.25小于0.50,表示其它林分類型之間的昆蟲群落均為中等不相似。由此可知,6種林分類型之間的昆蟲群落結(jié)構(gòu)均不相似,各自具有不同的昆蟲群落組成特點(diǎn),表明不同林分類型內(nèi)由于樹種和混交形式的不同對(duì)昆蟲物種組成有明顯作用。

表4 不同林分類型昆蟲群落的相似性比較

2.4 昆蟲群落的主成分分析

主成分分析方法明確了不同林分類型內(nèi)昆蟲群落的主要構(gòu)成因素以及各因素之間的相互關(guān)系,結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知,6種林分類型內(nèi)均提取了2個(gè)主成分,且累計(jì)貢獻(xiàn)率均高達(dá)100%,足以概括組成昆蟲群落的主要因子[15]。

圖1 不同林分類型昆蟲群落特征指數(shù)Fig.1 Characteristic index of insect communities for different forest stand types圖中字母表示在0.05水平下的顯著性;Ⅰ：華北落葉松，Prince Rupprecht′s larch；Ⅱ：華北落葉松—樟子松，Prince Rupprecht′s larch-Mongolian scots pine；Ⅲ：華北落葉松—白樺，Prince Rupprecht′s larch-White Birch；Ⅳ：華北落葉松—山刺玫，Prince Rupprecht′s larch-Rosa davurica Pall；Ⅴ：華北落葉松—樟子松—山刺玫，Prince Rupprecht′s larch-Mongolian scots pine-Rosa davurica Pall；Ⅵ：華北落葉松—樟子松—白樺—山刺玫—山荊子，Prince Rupprecht′s larch-Mongolian scots pine-White Birch-Rosa davurica Pall- Malus baccata

樣地Plot成分Component因子載荷量FactorLoadingM1M2M3M4M5M6M7M8累計(jì)貢獻(xiàn)率Cumulative/%Ⅰ1-0．7530．323-0．803-0．3620．9430．9200．9470．91561．442-0．6580．9470．5960．9320．332-0．393-0．3230．403100．00Ⅱ1-0．9920．2380．8310．7640．9190．9960．0150．91762．3820．1300．9710．557-0．645-0．395-0．0901．0000．398100．00Ⅲ1-0．7220．0180．9850．988-0．0930．7250．9711．00061．8120．692-1．0000．1750．1540．9960．689-0．2380．018100．00Ⅳ1-0．6190．353-0．9820．842-0．143-0．9910．8880．89759．7120．7860．9360．189-0．5400．990-0．1340．4590．442100．00Ⅴ10．8850．6580．9920．9010．9990．9110．8730．84578．9620．4660．753-0．130-0．433-0．039-0．412-0．4880．534100．00Ⅵ1-0．206-0．259-0．998-0．9400．9691．0000．9900．87470．9020．9780．9660．0600．3400．2460．0300．1400．487100．00

M1：捕食性類群的物種數(shù)；M2：捕食性類群的個(gè)體數(shù)；M3：植食性類群的物種數(shù)；M4：植食性類群的個(gè)體數(shù)；M5：寄生性類群的物種數(shù)；M6：寄生性類群的個(gè)體數(shù)；M7：中性類群的物種數(shù)；M8為中性類群的個(gè)體數(shù)

樣地Ⅰ的第一主成分代表寄生性昆蟲物種數(shù)、寄生性昆蟲個(gè)體數(shù)和中性昆蟲物種數(shù)的綜合因子,累計(jì)貢獻(xiàn)率為61.44%,第二主成分代表捕食性昆蟲個(gè)體數(shù)和植食性昆蟲個(gè)體數(shù)的綜合因子,且第二主成分的貢獻(xiàn)率為38.56%,表明捕食性昆蟲個(gè)體數(shù)和植食性昆蟲個(gè)體數(shù)及寄生性昆蟲物種和個(gè)體數(shù)對(duì)樣地Ⅰ的昆蟲群落組成有重要的影響作用。

樣地Ⅱ的第一主成分代表捕食性昆蟲物種數(shù)、寄生性昆蟲物種數(shù)和寄生性昆蟲個(gè)體數(shù)的綜合因子,累計(jì)貢獻(xiàn)率為62.38%,第二主成分代表捕食性昆蟲個(gè)體數(shù)和中性昆蟲物種數(shù)的綜合因子,貢獻(xiàn)率為37.62%,表明捕食性昆蟲和寄生性昆蟲是樣地Ⅱ的主導(dǎo)因子。

樣地Ⅲ的第一主成分代表植食性昆蟲物種數(shù)、植食性昆蟲個(gè)體數(shù)和中性昆蟲個(gè)體數(shù)的綜合因子,貢獻(xiàn)率為61.81%,第二主成分代表捕食性昆蟲個(gè)體數(shù)和寄生性昆蟲物種數(shù)的綜合因子,第二主成分的貢獻(xiàn)率為38.19%,昆蟲群落的不同類群均對(duì)樣地Ⅲ有大小不同的影響,表明樣地Ⅲ的昆蟲物種分布比較均衡,也解釋了樣地Ⅲ均勻度最高的原因。

樣地Ⅳ的第一主成分代表植食性昆蟲物種數(shù)、寄生性昆蟲個(gè)體數(shù)和中性昆蟲個(gè)體數(shù)的綜合因子,貢獻(xiàn)率為59.71%,第二主成分代表捕食性昆蟲個(gè)體數(shù)和寄生性昆蟲物種數(shù)的綜合因子,貢獻(xiàn)率為40.29%,略低于第一主成分,表明第一、二主成分的綜合因子均對(duì)樣地Ⅳ有主導(dǎo)作用。

樣地Ⅴ的第一主成分代表植食性昆蟲物種數(shù)、寄生性昆蟲物種數(shù)和寄生性昆蟲個(gè)體數(shù)的綜合因子,貢獻(xiàn)率為78.96%,第二主成分代表捕食性昆蟲個(gè)體數(shù),貢獻(xiàn)率為21.04%,明顯低于第一主成分,表明第一主成分的綜合因子是影響樣地Ⅴ昆蟲群落結(jié)構(gòu)的重要因素。

樣地Ⅵ的第一主成分代表植食性昆蟲物種數(shù)、寄生性昆蟲個(gè)體數(shù)和中性昆蟲物種數(shù)的綜合因子,貢獻(xiàn)率為70.90%,第二主成分代表捕食性昆蟲物種數(shù)和捕食性昆蟲個(gè)體數(shù)的綜合因子,貢獻(xiàn)率為29.10%。

綜合以上分析結(jié)果可得出,捕食性昆蟲和寄生性昆蟲是影響不同林分類型內(nèi)昆蟲群落結(jié)構(gòu)的主要因素,各林分類型中捕食性昆蟲和寄生性昆蟲對(duì)植食性昆蟲的控制作用比較強(qiáng),昆蟲群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。

2.5 群落的穩(wěn)定性分析

由表6可以看出,不同林分類型St/Si的比值排序?yàn)闃拥丌鯓拥丌髽拥丌魳拥丌鰳拥丌駱拥丌?樣地Ⅴ和樣地Ⅲ的比值明顯高于其它樣地,表明落葉松-白樺混交林和落葉松-樟子松-山刺玫混交林內(nèi)的昆蟲物種數(shù)相對(duì)于個(gè)體數(shù)而言較多,昆蟲種類分布相對(duì)均衡,種間制約作用較強(qiáng)；Sn/Sp的比值排序?yàn)闃拥丌髽拥丌鰳拥丌驑拥丌駱拥丌魳拥丌?樣地Ⅵ和樣地Ⅲ的比值明顯高于其它,表明落葉松-白樺混交林和落葉松-樟子松-白樺-山荊子-山刺玫混交林內(nèi)的天敵類群相對(duì)于其本身的植食類群來(lái)說(shuō)較多,昆蟲群落內(nèi)部的相互制約關(guān)系比較復(fù)雜,所以昆蟲群落的穩(wěn)定性和對(duì)外界的抗干擾能力比較高。

表6 不同林分類型昆蟲群落的相對(duì)穩(wěn)定性

3 結(jié)論與討論

昆蟲群落特征指數(shù)是反應(yīng)群落結(jié)構(gòu)水平的重要依據(jù),不僅代表了群落的多樣性、豐富度、均勻度及變化規(guī)律等,也在一定程度上體現(xiàn)了其所處地理環(huán)境、生存環(huán)境及林分狀況等條件[16],甚至一些特殊昆蟲可以作為評(píng)價(jià)某一生態(tài)系統(tǒng)或環(huán)境的指示物種[17]。因此從昆蟲群落結(jié)構(gòu)的角度分析不同林分類型的多樣性和穩(wěn)定性,對(duì)于尋求科學(xué)的利于林木生長(zhǎng)發(fā)育的條件及科學(xué)的經(jīng)營(yíng)管理措施具有很大意義[18],為計(jì)劃近自然森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)提供參考依據(jù)。本研究結(jié)果顯示,不同林分類型內(nèi)昆蟲種類豐富,昆蟲群落多樣性指數(shù)均高,不同林分類型間無(wú)明顯差異,個(gè)別林分在豐富度、均勻度和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)上存在顯著差異。在不同林分類型中捕食性和寄生性天敵是影響昆蟲群落結(jié)構(gòu)的主要因子,對(duì)植食性昆蟲的控制作用較強(qiáng),群落相似性分析顯示不同林分類型內(nèi)昆蟲群落結(jié)構(gòu)不相似,表明不同林分類型內(nèi)的樹種匹配和混交類型對(duì)昆蟲物種變化有明顯影響。

由于在近自然森林經(jīng)營(yíng)模式下的塞罕壩自然保護(hù)區(qū)內(nèi)植物資源豐富,混交類型復(fù)雜、多變,且林下植被豐富、蓋度較大,為昆蟲群落的生存提供了適合的生活環(huán)境,提高了昆蟲群落的豐富度和多樣性,不僅植食性昆蟲種類豐富,同時(shí)植食性昆蟲又為天敵昆蟲的生長(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)供給,使捕食性和寄生性昆蟲對(duì)植食性昆蟲具有一定的控制作用,有效地避免了森林害蟲的大發(fā)生,同時(shí)也提高了自身的穩(wěn)定性和抵御外界干擾的能力。

大量的研究結(jié)果[2,19-21]表明,林分類型越復(fù)雜,昆蟲群落多樣性越高,森林抵抗外界干擾的能力越強(qiáng)。本研究發(fā)現(xiàn)保護(hù)區(qū)內(nèi)華北落葉松純林和林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的落葉松-樟子松混交林亦表現(xiàn)為較高的昆蟲群落多樣性和穩(wěn)定性,主要是由于對(duì)保護(hù)區(qū)采用自然更新、封山育林等近自然森林經(jīng)營(yíng)措施,使保護(hù)區(qū)很少受到外界因素的干擾,自身形成了封閉且復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),昆蟲群落內(nèi)部的控制作用較強(qiáng),森林對(duì)害蟲具有一定的自然調(diào)控能力,很少有害蟲發(fā)生,表現(xiàn)較為穩(wěn)定。加上落葉松林下植被物種豐富度和蓋度較高,為昆蟲提供了充足的取食和生存條件,昆蟲群落多樣性相對(duì)較高,群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控害能力較強(qiáng)。不同林分類型昆蟲群落結(jié)構(gòu)不相似,表明不同林分類型雖然具有豐富的昆蟲物種,但群落間共有種較少,不同林分群落結(jié)構(gòu)對(duì)昆蟲有明顯影響。昆蟲群落在一定程度上受植物群落的影響而變化[22-23],林下植被多樣性高的林分內(nèi),昆蟲群落的豐富度、多樣性高,因此考慮林分類型對(duì)昆蟲群落多樣性的影響時(shí),不僅要考慮樹種,而且更不能忽略林下植被對(duì)昆蟲群落的作用。

本文進(jìn)一步說(shuō)明在近自然森林經(jīng)營(yíng)下的人工林表現(xiàn)了較高的生物多樣性,具有良好的生態(tài)效益,能夠較好地發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性,并有效抵御外界干擾。因此,我國(guó)當(dāng)前應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的森林經(jīng)營(yíng)管理模式,充分利用森林生態(tài)系統(tǒng)生物間關(guān)系,科學(xué)營(yíng)林,合理配置林木的空間結(jié)構(gòu),選擇適當(dāng)?shù)脑炝謽浞N和密度,建立近自然森林經(jīng)營(yíng)的管理理念[24],對(duì)人工林進(jìn)行科學(xué)的經(jīng)營(yíng)管理,才能更好地發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性和調(diào)控作用,實(shí)現(xiàn)森林資源的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益,達(dá)到可持續(xù)利用和健康發(fā)展的狀態(tài)。

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Effects of different forest stand types on diversity of insect community

WU Longfei1, JIANG Wenhu1, LIU Yang1, LI Zhongling1, LIU Junxia1,2,*

1CollegeofForestry,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding071000,China2HebeiKeyLabofForestGermplasmResourcesandProtection,Baoding071000,China

Close-to-nature forest management is a kind of forest management model which imitates and approaches the nature. Making full use of the natural growth and development principles of forest ecosystems, it employs planning and designing of forest management activities based on forest natural regeneration to optimize the structure and function of the forests. In addition, by combining economic needs with ecological benefits, it promotes the nearest natural state of the forest. The main tree species of a plantation in Saihanba Nature Reserve are Prince Rupprecht′s larch (Larixprincipis-rupprechtiiMayr) and Mongolian Scots pine (Pinussylvestrisvar.mongolica). The close-to-nature forest management measures were implemented in this plantation by strictly controlling the outside interference from humans and by timely tending and improving the forest growing environment. In order to study effects of different stand types of Prince Rupprecht′s larch on the diversity of insect community in the plantation under close-to-nature forest management, the structure of the insect community was studied in six stand types of the Prince Rupprecht′s larch pure and mixed forests in Saihanba Nature Reserve. The insects were collected by the sweep net method, and the diversity index, similarity, principal component, and stability of insect communities in different forest types were analyzed. In total, 9542 insects, belonging to 7 orders, 68 families, 187 species, were collected; Diptera, Hemiptera, and Coleoptera were the dominant groups. The results indicate that there were differences in species and individual number of insects in the six stand types, and similarity analysis revealed different insect community structure. The community diversity analysis showed that the richness index and Shannon-Wiener diversity index in pure and mixed forests were both high. Principal component analysis showed that predatory and parasitic groups in each stand type were the main factors influencing the community structure; they had a stronger effect on the forest compared to the phytophagous group. Stability analysis showed that the structure of insect community in different forest stand types had high stability. Under the close-to-natural forest management in Saihanba Nature Reserve, the plantation not only showed a high biological diversity, but the forest ecosystems were more stable and showed higher effective resistance to external disturbances. Therefore, traditional forest management methods should be substituted with an approach where the relationships between different species in a forest ecosystem are maximally employed and the forests are managed by rational allocation of the spatial structure of trees and selection of appropriate tree species and planting density. The most important points include establishing a management philosophy of the close-to-natural forest management and managing the plantation appropriately. Only then can the forest ecosystem reach higher stability and play an important role in regulating the forest ecosystem itself. The ultimate goals are to achieve ecological as well as economic benefits of forest resources and to reach the sustainable use of the biodiversity and the state of healthy forest development.

forest stand types; insect community diversity; similarity; principal component analysis; stability

河北省自然基金資助項(xiàng)目(C2009000592); 國(guó)家自然基金資助項(xiàng)目(30771739)

2015- 12- 17; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2016- 08- 30

10.5846/stxb201512172518

*通訊作者Corresponding author.E-mail: bdljx1997@126.com

吳龍飛,姜文虎,劉洋,李忠玲,劉軍俠.不同林分類型對(duì)昆蟲群落多樣性的影響.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(7):2217- 2224.

Wu L F, Jiang W H, Liu Y, Li Z L, Liu J X.Effects of different forest stand types on diversity of insect community.Acta Ecologica Sinica,2017,37(7):2217- 2224.