山西省晉西7—8月草地蝗蟲種的多樣性及豐富度研究

武曉梅　張夏剛　蘇軍虎　周恩芳　李寶　劉旗　閆科技

摘要：研究了山西省呂梁市方山縣草地蝗蟲種的多樣性指數(shù)、豐富度和均勻度。結(jié)果表明該地區(qū)7～8月草地蝗蟲有7科、18屬、27種。其中，山地草原有6科、17屬、20種；山地草甸有4科、9屬、12種；灌木草叢有3科、6屬、8種，斑翅蝗科和網(wǎng)翅蝗科是各群落的優(yōu)勢(shì)類群。3個(gè)草地類的蝗蟲群落共有種較少，證明各群落具一定的相對(duì)獨(dú)立。α多樣性指數(shù)依次是：山地草原的S=20，E=0.719 6，D=0.933 0，H′=2.823 7；山地草甸的S=12，E=0.933 0，D=0.0.818 5，H′=2.318 5；灌木草叢的S=8，E=0.912 2，D=0.651 6，H′=1.912 6。β多樣性指數(shù)依次是：Ⅰ—Ⅱ=8，Ⅰ—Ⅲ=11，Ⅱ—Ⅲ=7。證明山地草原蝗蟲群落比其余2個(gè)群落更加穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：草地蝗蟲；多樣性；均勻度；豐富度

中圖分類號(hào)：S 431.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：10095500（2013）01003406

大量文獻(xiàn)資料證明，蝗蟲是最具代表性的草地害蟲之一＼[1-3＼]。這類害蟲抗逆性強(qiáng)，寄主植物種類多，分布廣泛。同時(shí)繁殖能力強(qiáng)，因而種群密度大，為害時(shí)間長(zhǎng)，危害程度重＼[4＼]。

種的豐富度、均勻度和多樣性指數(shù)是描述群落在種類組成、分布格局、結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)方面差異性的一個(gè)重要測(cè)度值，也是評(píng)價(jià)生物群落穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)＼[5，6＼]。深入探討草地蝗蟲多樣性指數(shù)及種的豐富度和均勻度不僅有重要的理論意義，而且對(duì)提高草地蝗蟲管理技術(shù)有較高的應(yīng)用價(jià)值＼[7-12＼]。

對(duì)山西省呂梁市方山縣草地蝗蟲種的豐富度、均勻度和多樣性研究報(bào)道很少。為了能夠從群落水平上探索草地蝗蟲及其災(zāi)害發(fā)生與發(fā)展規(guī)律，從宏觀上調(diào)控草地蝗蟲管理，從微觀上采取有效防治措施，達(dá)到提高草地整體管理水平和蝗蟲的精確性可持續(xù)控制目的，2011年7～8月在山西省呂梁市方山縣對(duì)草地蝗蟲多樣性、種的豐富度及均勻度進(jìn)行了調(diào)查研究。

1 研究區(qū)域自然概況

研究區(qū)域位于山西省呂梁市方山縣，地處黃河中游的晉西黃土高原，呂梁山脈北部西側(cè)。東連婁煩、交城縣，南接離石區(qū)，西靠臨縣，北與興縣、嵐縣畸連，全縣總面積14.158×104hm2。由于長(zhǎng)期流水侵蝕切割，地形破碎，梁峁起伏，溝谷縱橫，構(gòu)成中山、低山、丘陵、河谷等多種地貌形態(tài)＼[2，3＼]。海拔在986～283 0 m。屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫在6.5～10.6 ℃，全年無霜期130～190 d，年均降水量450～600 mm，年均蒸發(fā)量2 090.8 mm。天然草地3.286×104hm2，占總土地面積23%，主要植被有亞高山草甸、山地草甸、山地草原、灌木草叢和疏林草原等＼[13，16＼]。地形、地貌、土壤及草地植被類型的多樣性孕育了特定的草地蝗蟲區(qū)系。

2 研究方法

2.1 方法與內(nèi)容

2.1.1 樣地選擇 以山地草原、山地草甸和灌木草叢為調(diào)查樣地，每1個(gè)樣地為1個(gè)蝗蟲群落，分別用羅馬數(shù)字依次編號(hào)為群落Ⅰ、群落Ⅱ和群落Ⅲ，每一樣地面積不小于3 000 hm2。

2.1.2 時(shí)間 自2011年7月20日至8月10日，每間隔4 d調(diào)查1次，共調(diào)查6次，每次調(diào)查1 d，每天早晨8∶00～11∶00時(shí)、下午3～6時(shí)各調(diào)查1次。每次調(diào)查分3個(gè)組在各樣地同時(shí)進(jìn)行。

2.1.3 方法 用昆蟲取樣框（100 cm×100 cm×30 cm）抽樣15次，逐樣方收集蝗蟲標(biāo)本，并帶回室內(nèi)檢索，按群落統(tǒng)計(jì)種類和數(shù)量。統(tǒng)計(jì)過程中剔除個(gè)體數(shù)為零的樣本。

2.1.4 內(nèi)容 調(diào)查蝗蟲種類和數(shù)量組成，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)與分析，測(cè)算各樣地或蝗蟲群落種的豐富度、均勻度和多樣性指數(shù)，對(duì)調(diào)查區(qū)域蝗蟲的生物多樣性作出綜合評(píng)價(jià)。

2.1.5 采用的生物多樣性指數(shù)

（1）α多樣性計(jì)算方法＼[5 ＼]

①Patrick指數(shù) D=S ……（1）

式中：D為Patrick指數(shù)，S為物種數(shù)。

②Shannon指數(shù) H′=-∑mi=1pilnpi

式中：H′為Shannon指數(shù)，pi為重要值。

③Simpson指數(shù) D=1-∑pi2

④均勻度指數(shù) E=H′/lnS

（2）β多樣性計(jì)算方法＼[6 ＼]

⑤相異性系數(shù) CD=1-2 c/a+b

式中：CD為相異性系數(shù)，a與b分別為2個(gè)群落各自的物種數(shù)，c為2個(gè)群落共有的物種數(shù)。

⑥Cody指數(shù) β=〔g（H）+I（H）〕/2

式中：β為Cody指數(shù)，g（H）為沿生境梯度H增加的物種數(shù)，1（H）為沿生境梯度丟失的物種數(shù)。

⑦群落共有度 CP=（c/a+b-c）×100%

式中：a為群落A的物種數(shù)，b為群落B的物種數(shù)，c為群落A和群落B共有的物種數(shù)。

3 結(jié)果與分析

抽樣270個(gè)，采集到各種蝗蟲標(biāo)本23 058頭，分隸于7科、18屬、27種，群落Ⅰ有6科、17屬、20種，群落Ⅱ有4科、9屬、12種，群落Ⅲ有3科、6屬、8種（表1）。

3.1 區(qū)系組成

呂梁市方山縣草地蝗蟲種類組成比較復(fù)雜，區(qū)系成分含山地草原蝗蟲群落、山地草甸蝗蟲群落和灌木草叢蝗蟲群落（表2）。比較上述3個(gè)蝗蟲群落可得出以下特點(diǎn)。

（1）群落I比群落Ⅱ和群落Ⅲ的科、屬、種數(shù)都多，而群落Ⅱ又比群落Ⅲ的科、屬、種數(shù)多（表2）。

（2）3個(gè)群落中蝗蟲共有種比較少，β多樣性指數(shù)為Ⅰ-Ⅱ8種，占總數(shù)的29.6%，Ⅰ-Ⅲ和Ⅱ-Ⅲ群落間各共有3種，分別占總種數(shù)的11.1%。

（3）3個(gè)群落的優(yōu)勢(shì)種有一定的差異性，其中，群落Ⅰ的優(yōu)勢(shì)種有黃脛小車蝗、疣蝗和蒙古束頸蝗，群落Ⅱ的優(yōu)勢(shì)種有狹翅雛蝗、黃脛小車蝗和素色異爪蝗，群落Ⅲ的優(yōu)勢(shì)種有中華蚱蜢、短星翅蝗和黃脛小車蝗。

（4）單種屬和寡種屬比例較大是3個(gè)群落的共同特征。

（5）斑翅蝗科和網(wǎng)翅蝗科是各群落的優(yōu)勢(shì)類群。

3.2 各群落蝗蟲種的豐富度、均勻度和多樣性分析

3.2.1 α多樣性分析 依據(jù)上述α多樣性分析計(jì)算式計(jì)算結(jié)果見表3。

3個(gè)蝗蟲群落種的豐富度排序是：山地草原蝗蟲群落>山地草甸蝗蟲群落>灌木草叢蝗蟲群落。均勻度排序是：山地草原蝗蟲群落<山地草甸蝗蟲群落>灌木草叢蝗蟲群落。種的多樣性排序是：山地草原蝗蟲群落>山地草甸蝗蟲群落>灌木草叢蝗蟲群落。

3.2.2 蝗蟲種的豐富度分析 物種豐富度是物種多樣性最簡(jiǎn)單的測(cè)度＼[18＼]。山地草原蝗蟲群落種的豐富度（S =20）比山地草甸蝗蟲群落種的豐富度（S =12）高0.67倍，比灌木草叢蝗蟲群落種的豐富度（S=8）高1.50倍（表3）。由于種類豐富度越大，多樣性指數(shù)越高＼[18＼]，所以種豐富度排序與種的多樣性排序是一致的。3個(gè)草地類型的地形地貌和寄主植物種類組成的多樣性是造成種的豐富度和多樣性差異性的主要原因。

3.2.3 蝗蟲種的均勻度分析 均勻度是指群落中不同物種分布的均勻成度。山地草原蝗蟲群落種的豐富度雖然最高，但種的均勻度卻最低，為0.719 6（表3）。這是因?yàn)樯降夭菰匦?、坡度變化大，植被類型和植物鑲崁體多，致使草地蝗蟲分布不均勻，似有核心分布或嵌紋分布的特點(diǎn)。山地草甸蝗蟲生境要素性比其他兩個(gè)生境相對(duì)簡(jiǎn)單得多，因而蝗蟲分布就更加均勻，似有波松分布特點(diǎn)。

3.2.4 多樣性指數(shù) 物種多樣性指數(shù)即是將物種豐富度和均勻度用一個(gè)公式來進(jìn)行測(cè)度，以便同時(shí)反映群落中種類數(shù)目的變化、種內(nèi)個(gè)體分布格式的變化，以及生物群落在組成、結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)方面表現(xiàn)出的豐富多彩的差異性。表3中多樣性指數(shù)（D、H′）的差異性，說明3個(gè)蝗蟲群落在種類組成、結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)變化等方面的穩(wěn)定性不同，尤其是山地車草原蝗蟲群落多樣性指數(shù)較高，因而群落的穩(wěn)定性較高。這說明該生境可能是某些蝗蟲的儲(chǔ)備地，具有儲(chǔ)存、保留和發(fā)源地的作用，當(dāng)條件適宜時(shí)蝗蟲災(zāi)害突發(fā)的機(jī)率也比較高。

3.2.5 β多樣性分析 依據(jù)上述β多樣性分析計(jì)算式計(jì)算結(jié)果見表4。

β多樣性分析（表4）結(jié)果表明各生境之間蝗蟲種的多樣性也有較大差異，其中，群落Ⅰ和群落Ⅲ的相異系數(shù)（CD）與Cody指數(shù)最大，它反映了兩個(gè)生境在空間上的極端性差異（前者位處低海拔區(qū)域，后者位處高海拔區(qū)域）。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

（1）盡管調(diào)查區(qū)域的地形地貌、植被類型等環(huán)境條件多種多樣，但本研究?jī)H選擇山地草原、山地草甸和灌木草叢3個(gè)生境作為調(diào)查樣地，這是因?yàn)樯硠澐诌^細(xì)，工作量就會(huì)相應(yīng)增加。同時(shí)，所選擇3類生境在地形地貌、植被類等方面有較大差異，因而與之對(duì)應(yīng)的蝗蟲群落界限比較明確，足夠代表性。

（2）蘆榮勝等＼[16＼]研究結(jié)果證實(shí)山西省有78種、37屬、7科蝗蟲＼[13-16＼]，由于我們只在特定區(qū)域和特定生境進(jìn)行調(diào)查研究，故所獲種數(shù)較少，但科數(shù)和屬數(shù)與資料記載接近，這說明在我們的工作區(qū)域單種屬和單屬科較多。

（3）只有當(dāng)pi>1時(shí)，種i才可能在大小為n的樣本中出現(xiàn)。因此，我們實(shí)際觀察到的蝗蟲種數(shù)有可能低估了真實(shí)的蝗蟲種數(shù)S，因?yàn)榧词钩槿∠喈?dāng)大的樣本，稀有種也常常不會(huì)在其中出現(xiàn)。據(jù)此估計(jì)研究區(qū)域草地蝗蟲實(shí)際種數(shù)應(yīng)不少于27種。

（4）從理論上講，群落的多樣性指數(shù)越高，該群落越穩(wěn)定，但從生態(tài)學(xué)角度考慮并不盡然＼[5，6＼]。如地帶性頂級(jí)群落往往比其前幾個(gè)演替階段的物種多樣性指數(shù)低，但它卻是穩(wěn)定的。因此，只有與當(dāng)?shù)丨h(huán)境適應(yīng)了群落才是生態(tài)意義上的“好”群落。從這種意義講，對(duì)于草地蝗蟲還需要在區(qū)系與群落組成、結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)等方面進(jìn)一步作深入研究，及時(shí)掌握種類變化、種內(nèi)個(gè)體分布格局與各種多樣性信息，并依據(jù)不同的目的去合理地利用多樣性指數(shù)。

4.2 結(jié)論

（1）在山西省呂梁市方山縣草地抽樣270個(gè)，采集蝗蟲標(biāo)本23 058頭，分隸于7科、18屬、27種，其中，山地草原蝗蟲群落有6科、17屬、20種，山地草甸蝗蟲群落有4科、9屬、12種，灌木草叢蝗蟲群落有3科、6屬、8種。斑翅蝗科和網(wǎng)翅蝗科是各群落的優(yōu)勢(shì)類群，單種屬和寡種屬較多是各群落組成的共同特征。

（2）3個(gè)蝗蟲群落共有種較少，其中，Ⅰ、Ⅱ群落間共有8種，占總數(shù)的29.6%，Ⅰ、Ⅲ群落間和Ⅱ、Ⅲ群落間各共有3種，分別占總種數(shù)的11.1%，證明各群落具有相對(duì)獨(dú)立性，并具一定的穩(wěn)定性。各群落都有相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)種，黃脛小車蝗是各群落的優(yōu)勢(shì)種之一。

（3）2011年 7月下旬至8月上旬，山地草原蝗蟲的α多樣性指數(shù)S=20，E=0.719 6，D=0.933 0，H′=2.823 7；山地草甸S=12，E=0.933 0，D=0.818 5，H′=2.318 5；灌木草叢S=8，E=0.912 2，D=0.651 6，H′=1.912 6。草地蝗蟲的β多樣性指數(shù)依次為Ⅰ—Ⅱ=8，Ⅰ-Ⅲ=11，Ⅱ-Ⅲ=7。造成這些差異性的原因很多，但最主要的是受地形地貌、寄主植物及生物物候期等因素的影響。參考文獻(xiàn)：

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