陜西子午嶺國家級自然保護區(qū)昆蟲多樣性調(diào)查

楊美霞，黨 蕊，丁昌萍，申 健，苑彩霞*

(1.陜西省動物研究所，陜西 西安 710032； 2.延安大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 延安 716000)

生物多樣性是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，在自然界生態(tài)平衡中發(fā)揮著巨大的作用[1]。昆蟲種類繁多、世代周期短、繁殖力強，在自然界起著不同的功能和作用，且生活在各種生境中，對生境的變化也更敏感，具有廣譜的生物地理學(xué)和生態(tài)學(xué)探針功能[2]。在生態(tài)恢復(fù)和環(huán)境監(jiān)測方面，昆蟲已成為重要的生物指標(biāo)之一[3]，近些年，我國學(xué)者對自然保護區(qū)的昆蟲多樣性進行了廣泛調(diào)查，如在遼寧白狼山國家級自然保護區(qū)、觀音山自然保護區(qū)、武功山國家級自然保護區(qū)、雁鳴湖自然保護區(qū)以及扎龍自然保護區(qū)等地開展的研究[4-8]。

陜西子午嶺國家自然保護區(qū)位于陜西富縣境內(nèi)，黃土高原的腹地，是橋山山脈的一條支脈，介于涇河與洛河兩大水系之間，西靠子午嶺主脊，北臨毛烏素沙漠邊緣，南界渭北大平原?？偯娣e406.21 km2，森林覆蓋率高達92.1%，但對其昆蟲資源缺乏系統(tǒng)調(diào)查，保護區(qū)不同區(qū)域昆蟲多樣性差異更是不清楚[9-10]，僅徐世才等對鞘翅目群落邊緣效應(yīng)和不同生境下蝶類多樣性進行了研究，未對昆蟲其他類群進行調(diào)查[11-12]。

本文選取陜西子午嶺國家自然保護區(qū)不同樣地，調(diào)查分析昆蟲群落結(jié)構(gòu)、多樣性特征指數(shù)及相似性系數(shù)，探討不同樣地對昆蟲多樣性的影響，旨在為子午嶺昆蟲資源調(diào)查及昆蟲多樣性保護提供基礎(chǔ)資料。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西富縣，保護區(qū)內(nèi)氣候?qū)倥瘻貛О霛駶櫦撅L(fēng)氣候，年平均氣溫9.2 ℃，降水主要集中在6～9月，該區(qū)域地帶性植被屬于華北暖溫帶落葉闊葉林地帶的北部落葉闊葉林。根據(jù)《中國植被》分類原則，植被分為森林、灌叢和草地3個植被類型，共20個群系，主要的群系有遼東爍林(Qercusliaotungensis)、白樺林(Betuiaplatyphylla)、山楊林(Populusdavidiana)、油松林(Pinustabulaeformis)、側(cè)柏林(Platycladusorientalis)、狼牙刺灌叢(Sophoraviciifolia)、沙棘灌叢(Hippophaerhamnoides)、文冠果灌叢(Xanthocerassorbifolia)和二色胡枝子灌叢(Lespedezabicolor)等[10]。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選擇

依據(jù)研究地自然條件及植被分布特點，選取4塊樣地，分別為樺樹溝(HSG)、石灰溝(SHG)、八面窯(BMY)和陳家河(CJH)。具體植被概況如下：HSG主要有雜草地、油松林和山楊林等；SHG主要有雜草地、油松林等；BMY主要有灌叢、側(cè)柏林等；CJH主要有雜草地、油松林、白樺林和遼東爍林等。

1.2.2 標(biāo)本采集與鑒定

每塊樣地設(shè)置1條樣帶，每條樣帶上均勻布設(shè)10個馬氏網(wǎng)。馬氏網(wǎng)是由滌綸或尼龍沙網(wǎng)構(gòu)成，似長方體，其頂部為白色，其余為黑色，中間被黑色的紗網(wǎng)隔開，頂端是一邊高一邊低呈傾斜狀。在高的一段有一孔通向塑料瓶做成的收集器，當(dāng)昆蟲進入馬氏網(wǎng)內(nèi)，會嘗試離開，就朝向較高的一端爬行，最終掉進收集器內(nèi)[13]，收集器內(nèi)裝有2/3的無水乙醇。2019年6月—8月，每15 d收集1次。然后帶回室內(nèi)鑒定并統(tǒng)計數(shù)據(jù)。標(biāo)本鑒定參考相關(guān)文獻[14-15]。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

群落特征指數(shù)和群落相似性測定使用以下4個指標(biāo)[16-18]：Shannon-wiener多樣性指數(shù)(Diversity Index)；Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)(Dominance Index)；Pielou均勻度指數(shù)(Evenness Index)；Jaccard系數(shù)(相似性指數(shù))。相似性等級劃分：q=0.25～0.50，為中等不相似；q=0.50～0.75，為中等相似；q=0.75～1.00，為極相似。

2 結(jié)果與分析

通過調(diào)查，共采集昆蟲標(biāo)本109 428頭，將標(biāo)本按照目級階元分類，隸屬于16目，昆蟲種類構(gòu)成見圖1，其中雙翅目與膜翅目昆蟲標(biāo)本數(shù)量占個體總數(shù)的77%；其次，彈尾目占8%、鞘翅目占7%、半翅目占6%；其余各目共占比2%，包括脈翅目(0.54%)、革翅目(0.29%)、襀翅目(0.03%)、嚙目(0.08%)、纓翅目(0.07%)、毛翅目(0.02%)、長翅目(0.01%)和直翅目(0.89%)。偶見石蛃目、蜻蜓目和蜉蝣目，標(biāo)本數(shù)量占比總和為0.01%。

圖1 陜西子午嶺國家級自然保護區(qū)昆蟲種類構(gòu)成

2.1 昆蟲群落組成結(jié)構(gòu)的時間動態(tài)

由表1可知，6月份采集到11個目，雙翅目和膜翅目為優(yōu)勢類群，鞘翅目、直翅目和半翅目等為常見類群，蜻蜓目和革翅目等5個目為稀有類群；7月份有15個目，雙翅目和膜翅目為優(yōu)勢類群，常見類群變化為鞘翅目、彈尾目、半翅目，其余10個目為稀有類群，增加纓翅目、毛翅目、蜉蝣目以及石蛃目，但7月份未收集到蜻蜓目；8月份采集到14個目，雙翅目、膜翅目和彈尾目為優(yōu)勢類群，常見類群為鞘翅目和半翅目，直翅目等9個目為稀有類群，但8月未發(fā)現(xiàn)蜉蝣目和石蛃目。

表1 不同月份昆蟲個體數(shù)量和所占比例

2.2 各樣地昆蟲群落組成

由表2可知各樣地昆蟲類群采集情況，HSG采集16個目，其中雙翅目與膜翅目個體數(shù)量占比為最大；SHG采集14個目，雙翅目、膜翅目和彈尾目為優(yōu)勢類群，占比為84%，其余占比為15%；BMY采集11個目，雙翅目與膜翅目為優(yōu)勢類群，彈尾目、鞘翅目、半翅目以及脈翅目為常見類群；CJH采集15個目，雙翅目與膜翅目個體數(shù)量優(yōu)勢較大，蜉蝣目與石蛃目個體數(shù)量優(yōu)勢較小。從而可以看出，雙翅目與膜翅目在各樣地采集的個體數(shù)量為優(yōu)勢類群，鞘翅目、半翅目、彈尾目為常見類群，其余目多為稀有類群。

表2 不同樣地昆蟲類群個體數(shù)量和所占比例

2.3 昆蟲群落特征指數(shù)

由表3可以看出，子午嶺保護區(qū)各樣地采集昆蟲個體數(shù)量不同，HSG昆蟲群落個體數(shù)量明顯低于其他樣地，CJH昆蟲群落個體數(shù)量最高。

多樣性指數(shù)特征值：BMY>HSG>CJH>SHG，優(yōu)勢度指數(shù)特征值：BMY>CJH>HSG>SHG，均勻度指數(shù)特征值：BMY>SHG>HSG>CJH，BMY樣地的昆蟲群落比其他樣地較為豐富，昆蟲群落較穩(wěn)定。

表3 不同樣地昆蟲群落特征指數(shù)

2.4 昆蟲群落特征指數(shù)時間動態(tài)分析

各樣地的昆蟲群落多樣性特征指數(shù)時間動態(tài)如圖2所示，6月份，SHG昆蟲個體數(shù)量最高，BMY昆蟲個體數(shù)量最低；7月份BMY與CJH迅速上升，且達到最高點；SHG呈小幅度上升趨勢，達到最高點，8月份，SHG、BMY、CJH呈下降趨勢，而HSG一直小幅度上升，波動幅度較小。

HSG 6月多樣性最高，8月份最低，呈曲折趨勢，且波動幅度較大；SHG 7月多樣性達到最高，8月下降，達到最低點；CJH呈上升趨勢，8月達到最高點。BMY 6月多樣性最低，7月達到最高點，8月呈下降趨勢。各樣地多樣性變化趨勢不相同，波動幅度都較大，表明隨時間變化各樣地昆蟲群落不相同。

HSG優(yōu)勢度指數(shù)時間動態(tài)呈“V”字形，變化幅度較大，BMY和CJH的優(yōu)勢度指數(shù)呈上升-下降趨勢，7月優(yōu)勢度指數(shù)均為最高值，SHG優(yōu)勢度指數(shù)時間動態(tài)幾乎無變化，呈線狀。各樣地昆蟲群落的均勻度指數(shù)時間動態(tài)與多樣性指數(shù)時間動態(tài)變化趨勢相同，昆蟲群落的均勻度指數(shù)和昆蟲群落的多樣性指數(shù)之間關(guān)系是密切的，具體關(guān)系還需進一步調(diào)查。

圖2 不同樣地昆蟲群落特征指數(shù)時間動態(tài)變化圖

2.5 昆蟲群落相似性系數(shù)分析

由表4可知，BMY與其他3塊樣地的相似性系數(shù)均為中等相似，與CJH的相似性系數(shù)最低為0.620，HSG與SHG、CJH的相似性系數(shù)極為相似，HSG與CJH的相似性系數(shù)最高為0.937，其次是SHG為0.875，表明不同海拔高度的昆蟲群落是存在相似性差異，不同植被間存在相似性差異，差異程度可能與植被、海拔有關(guān)。

表4 不同樣地昆蟲群落相似性系數(shù)

3 結(jié)論與討論

通過過對4塊樣地的調(diào)查，共采集昆蟲標(biāo)本109 428頭，隸屬于16個目。經(jīng)分析得出，膜翅目和雙翅目為優(yōu)勢類群，彈尾目、半翅目和鞘翅目為常見類群，這與子午嶺保護區(qū)內(nèi)半濕潤的季風(fēng)氣候有關(guān)，光照充足，降雨充沛和空氣濕潤，使得區(qū)內(nèi)植被茂盛以及水文系統(tǒng)強大[9-10]，這為雙翅目與膜翅目生存提供了良好的環(huán)境，另外這也與采用的采集方法有關(guān)，馬氏網(wǎng)法對雙翅目和膜翅目昆蟲的采集效果尤為好。區(qū)內(nèi)豐富的枯枝落葉層是彈尾目和鞘翅目昆蟲喜好的環(huán)境，豐富多樣的植被為半翅目和植食性甲蟲提供了充足的食物。

各樣地采集昆蟲數(shù)量、群落類群皆不同，這可能與植被，受光照程度有關(guān)，溫健等認(rèn)為植被、溫濕度、土壤等生物與非生物因子之間的不同，對昆蟲種類、數(shù)量、分布都有一定影響[19]。

子午嶺各樣地昆蟲群落多樣性指數(shù)均有不同，BMY樣地的各類指數(shù)特征值均大于其余3塊樣地，而采集昆蟲個體數(shù)量居中，這與馬玲等認(rèn)為多樣性指數(shù)受均勻度指數(shù)的影響極為顯著，而與群落個體數(shù)量相關(guān)性較弱相一致[2]。韓爭偉等研究認(rèn)為群落物種多樣性和豐富度與均勻度有復(fù)雜的關(guān)系[20]，本文研究得出的結(jié)果與之相同，可能是各類多樣性指數(shù)受不同樣地因素影響，導(dǎo)致呈現(xiàn)復(fù)雜關(guān)系[20]。

各樣地的多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)時間動態(tài)變化幾乎相同。顧偉等研究表明，扎龍濕地昆蟲多樣性指數(shù)和均勻度隨時間變化相一致，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[21]。崔麟等在武功山草甸地區(qū)昆蟲群落的研究中認(rèn)為昆蟲群落多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)隨時間變化趨勢均表現(xiàn)出正相關(guān)性，表明群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[6]。馬玲等研究認(rèn)為，小興安嶺不同林型的昆蟲多樣性與均勻度呈正相關(guān)性且昆蟲群落較穩(wěn)定。本研究中各樣地多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)隨時間變化相一致呈正相關(guān)性，因此，子午嶺保護區(qū)昆蟲群落穩(wěn)定[2]。

各樣地優(yōu)勢度指數(shù)與均勻度指數(shù)時間呈相反趨勢，與杜秀娟等對長白山北坡訪花昆蟲群落研究結(jié)果相一致[22]。昆蟲物種多樣性與植被、海拔、溫濕度、土壤及人為干擾程度有著密切聯(lián)系，低海拔區(qū)，可能遭受人為干擾[23]，導(dǎo)致物種種類及數(shù)量減少，高海拔區(qū)，因海拔較高，昆蟲物種多樣性降低。也與植被所處坡向有關(guān)，當(dāng)處于向陽坡，溫度較高，水分充足，適于昆蟲生長溫度，物種多樣性升高，處于陰坡，植被和溫度不及向陽坡，昆蟲物種多樣性將低于向陽坡。HSG、SHG和CJH相似性系數(shù)極為相似，這與3塊樣地具有類似植被，導(dǎo)致昆蟲物種差異較小，重疊種類較多[19]。而BMY主要以側(cè)柏林、灌木較多，與其他3塊樣地植被具有差異，導(dǎo)致昆蟲種類重疊少。

對子午嶺保護區(qū)內(nèi)4塊樣地的昆蟲資源做出調(diào)查，得出BMY多樣性指數(shù)較高，主要由海拔、植被和坡向多樣等因素影響，使其不同生境昆蟲分布差異較大，這與何云川等和秦偉春等研究結(jié)果相似[24-25]。另外，本文僅采用1種采集方式，且只從目級階元分析子午嶺昆蟲分布，不能全面反映子午嶺昆蟲資源狀況，要深入研究，可增加采集方法，進行長期系統(tǒng)監(jiān)測，將昆蟲各分類階元更細致劃分。