天津濱海國際機場地被昆蟲的多樣性特征

李士權(quán)，徐煥然，2，袁 紅，2，何 賓，2，關(guān)洪波，2，趙樹蘭，多立安

（1.天津師范大學(xué)a.生命科學(xué)學(xué)院，b.生物多樣性調(diào)控與機場鳥擊防御研究中心，天津300387；2.天津濱海國際機場，天津300300）

天津濱海國際機場地被昆蟲的多樣性特征

李士權(quán)1，徐煥然1，2，袁 紅1，2，何 賓1，2，關(guān)洪波1，2，趙樹蘭1，多立安1

（1.天津師范大學(xué)a.生命科學(xué)學(xué)院，b.生物多樣性調(diào)控與機場鳥擊防御研究中心，天津300387；2.天津濱海國際機場，天津300300）

為了解天津濱海國際機場地被昆蟲的多樣性特征從而有效防控該地區(qū)的鳥類撞機事件，分別于2014年和2015年的4—9月份，對該地區(qū)3個樣地的地被昆蟲進(jìn)行了連續(xù)調(diào)查，并利用昆蟲群落優(yōu)勢度、豐富度、均勻度和多樣性等指標(biāo)對不同區(qū)域的地被昆蟲進(jìn)行測度和分析.結(jié)果表明：（1）在天津濱海國際機場這一特定生境共采集到9目22科的昆蟲種群，其中鱗翅目、鞘翅目和蜻蜓目等為優(yōu)勢類群；（2）在緊鄰機場邊界且靠近農(nóng)田與村莊的六號泵站附近和有豐富水源的西跑道南航向地被區(qū)，昆蟲多樣性指數(shù)高于周圍有建筑群和垃圾堆放的七號泵站附近地被區(qū)，七號泵站附近地被區(qū)的物種豐富度最高，西跑道南航向地被區(qū)次之，六號泵站附近地被區(qū)最低；（3）各生境區(qū)域昆蟲群落的均勻度指數(shù)與多樣性指數(shù)季節(jié)變化趨勢相同，優(yōu)勢度指數(shù)特征排列順序為：六號泵站附近地被區(qū)>七號泵站附近地被區(qū)>西跑道南航向地被區(qū)；（4）3種生境中的昆蟲相似性系數(shù)都較高，反映出各生境類型中昆蟲棲息地空間的異質(zhì)性較小.

地被昆蟲；昆蟲多樣性；昆蟲豐富度；群落相似性；天津濱海國際機場

昆蟲是鳥類的重要食物來源，也是決定鳥類活動方式的關(guān)鍵因素［1］.我國昆蟲數(shù)量龐大，種類繁多，生活方式多樣，約占全世界種類的10%［2］，廣泛分布于各種生態(tài)系統(tǒng)中.機場作為一種特殊的生態(tài)環(huán)境，其地被區(qū)異質(zhì)性較大、動植物類型豐富，這些特征影響著機場飛行區(qū)的鳥類多樣性和飛行覓食方式，進(jìn)而對機場內(nèi)飛機的起降構(gòu)成潛在危害.Wendy等［3］認(rèn)為，要在鳥類生態(tài)學(xué)研究的基礎(chǔ)上提出可行的綜合防治措施以減少鳥類對飛機的威脅，而機場環(huán)境對鳥類的吸引主要表現(xiàn)在棲息環(huán)境和食物條件上.目前國內(nèi)外已對機場的地被昆蟲做了一些研究［4-8］，從昆蟲種類和數(shù)量的單一調(diào)查，擴展到綜合運用昆蟲學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣候?qū)W和地理學(xué)等學(xué)科理論進(jìn)行分析，涉及昆蟲生物量、多樣性、昆蟲與植物生境關(guān)聯(lián)、與鳥類食性關(guān)系等方面.如李安萍等［4］對太原武宿機場春季的草叢昆蟲和土壤動物進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果表明，草地生境和草叢動物的分布是吸引鳥類在機場棲息和攝食的主要原因.李曉娟等［5］研究了南充高坪機場的土壤及草叢動物群落特征和鳥類的關(guān)系，表明機場肉食性鳥類的數(shù)量與直翅目昆蟲的數(shù)量呈顯著正相關(guān).王雪穎等［6］對昆明國際機場的昆蟲、土壤動物種類及種群動態(tài)也進(jìn)行了研究，認(rèn)為昆蟲活動盛期與鳥類活動高峰期的時空重疊加劇了機場內(nèi)的鳥類活動.

天津濱海國際機場地處京津冀地區(qū)，周邊有七里海、大港和團泊湖等濕地保護(hù)區(qū)，是大部分候鳥遷徙的必經(jīng)之路.機場內(nèi)豐富的生物資源也為鳥類遷徙途中提供了良好的休憩和覓食場所，致使該地區(qū)鳥擊事件時有發(fā)生.機場內(nèi)昆蟲數(shù)量的動態(tài)變化和多樣性直接關(guān)系到該區(qū)域內(nèi)鳥類的種類和數(shù)量，因此對天津濱海國際機場草地生態(tài)系統(tǒng)中昆蟲的種類和數(shù)量動態(tài)變化進(jìn)行研究，有助于控制和減少該生境中鳥類覓食的頻度，進(jìn)而降低鳥類對機場安全造成的隱患.本研究通過對天津濱海國際機場地被昆蟲的調(diào)查，確定了機場內(nèi)昆蟲的發(fā)生規(guī)律和季節(jié)變化規(guī)律，進(jìn)而從生態(tài)學(xué)角度提出防治策略，為機場鳥類的防控提供依據(jù).

1 研究方法

1.1 背景介紹

天津濱海國際機場（北緯39°07′，東經(jīng)117°20′，海拔3 m）位于天津市東麗區(qū)，距天津市中心13 km，距天津港30 km，總占地面積7.60 km2，裸地面積4.60 km2.機場位于中緯度亞歐大陸東岸，主要受季風(fēng)環(huán)流的支配，是東亞季風(fēng)盛行的地區(qū)，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)性氣候［7］，四季分明，季節(jié)交替明顯，年平均溫度12.9℃，年降水量為547.9 mm.該地區(qū)生物資源豐富，植被覆蓋率高，機場地被主要為水稗草（Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.）、 鵝 絨 藤（Cynanchum chinense R.Br.）、灰綠藜（Chenopodium glaucum）、虎尾草（Chloris virgata Sw.） 和車前草（Plantago asiatica L.）等植物群落，機場周邊為大面積的農(nóng)作物和苗圃.

1.2 樣點設(shè)置

經(jīng)過對天津濱海國際機場的實地考察并結(jié)合地理位置特點，確定了夠能反映機場內(nèi)生態(tài)環(huán)境主要特點的3個樣地，分別為西跑道南航向地被區(qū)（39°6′26″N、117°21′37″E）、七號泵站附近地被區(qū)（39°6′11″N、117°23′4″E）和六號泵站附近地被區(qū)（39°8′71″N、117° 21′24″E），具體如圖1所示.3個樣地的環(huán)境特征明顯，其中，西跑道南航向地被區(qū)地勢復(fù)雜，周圍有常年積水水溝和硬底池塘，緊鄰跑道；七號泵站附近地被區(qū)內(nèi)有低矮建筑群和豐富水域，且有材料垃圾堆放；六號泵站附近地被區(qū)緊靠機場邊界，外圍有農(nóng)田和羊群活動，鄰近村莊.

圖1 天津濱海國際機場調(diào)查區(qū)域示意圖Fig.1 Sketch map of Tianjin Binhai International Airport survey area

1.3 調(diào)查方法

調(diào)查時間為2014年和2015年2個年度的4—9月份，每月在每個樣地采集3次.捕捉昆蟲采用網(wǎng)捕樣方法［8］：在樣點中隨機取5個樣方，樣方面積為1 m×1 m，用公尺圈定樣方，使用網(wǎng)徑約30 cm的捕蟲網(wǎng)以固定次數(shù)（5次）、力度和幅度在樣方中掃過，記錄昆蟲的數(shù)量、種類、活動狀態(tài)、昆蟲捕捉的時間點、天氣狀況等.對于樣方外的一些昆蟲，如蜻蜓、蝴蝶等，可以直接網(wǎng)捕.將捕捉的昆蟲進(jìn)行初步分類鑒定，之后浸入體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇溶液中保存，帶回實驗室計數(shù)并做進(jìn)一步的分類鑒定.

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有實驗數(shù)據(jù)均采用 Microsoft Excel 2007和SPSS19.0統(tǒng)計分析軟件處理.采用描述群落多樣性的一系列指數(shù)對昆蟲進(jìn)行數(shù)量分析［9］，包括：多樣性指數(shù)（H’，采用Shannon指數(shù)）、優(yōu)勢度指數(shù)（I，采用Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)）、物種豐富度（D，采用Margalef豐富度指數(shù)）、均勻度指數(shù)（J，采用Pielou均勻度指數(shù)）、群落相似性系數(shù)（R）.具體計算公式如下：

式中：pi為第i個物種的個體數(shù)占群落個體總數(shù)的比例；Nmax為優(yōu)勢種的個體數(shù)；N為全部物種個體數(shù)；S為群落物種數(shù)；W為樣地A和B共有種的種數(shù)；a為樣地A的全部種數(shù)；b為樣地B的全部種數(shù).

2 研究結(jié)果

2.1 昆蟲群落組成

研究期間，本課題組在天津濱海國際機場共捕獲昆蟲3 539只，隸屬9目22科23種，具體組成如表1所示.其中，數(shù)量最多的是直翅目昆蟲（Orthoptera），占總量的36.03%；其次是鱗翅目和蜻蜓目，所占比例分別為15.27%和13.89%；再次是鞘翅目和膜翅目，數(shù)量分別占10.02%和9.57%.這5個目的昆蟲數(shù)量占總量的84.78%，是整個昆蟲群落的主體，在機場昆蟲群落中起主要作用.其余的4個目昆蟲數(shù)量較少，所占比例均低于16%.

表1 天津濱海國際機場昆蟲群落組成Tab.1 Insect community composition in Tianjin Binhai International Airport grassland

2.2 不同生境內(nèi)昆蟲群落多樣性特征的時間動態(tài)

通過對天津濱海國際機場2個年度的持續(xù)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)3個樣地昆蟲的種類和優(yōu)勢類群均隨著季節(jié)發(fā)生變化，如表2所示.

表2 天津濱海國際機場3個樣地各季節(jié)的主要昆蟲類群及所占比例Tab.2 Major insect communities of different seasons in three sample plots in Tianjin Binhai International Airport

春季，機場的3個樣地中均分布著大量的鱗翅目的菜粉蝶、鞘翅目的沙潛、雙翅目的搖蚊等，優(yōu)勢昆蟲類群為鱗翅目.夏季，直翅目的中華蚱蜢、黃脛小車蝗等數(shù)量激增，而鱗翅目的菜粉蝶數(shù)量顯著減少，7、8月份機場樣地內(nèi)進(jìn)行了大規(guī)模的除草殺蟲作業(yè)，造成昆蟲數(shù)量的增長趨勢明顯降低，優(yōu)勢昆蟲類群為直翅目（34.0%）和鞘翅目（29.8%），春季常見的鞘翅目的甲蟲、雙翅目的搖蚊、膜翅目的亞東細(xì)蟌等在這一階段逐漸消失.進(jìn)入秋季，機場地被昆蟲多為直翅目的中華蚱蜢和黃脛小車蝗，總體數(shù)量大幅度下降，優(yōu)勢昆蟲類群為直翅目（69.0%）.

比較3個樣地的昆蟲群落多樣性特征，結(jié)果如圖2所示.由圖2（a）可以看出，在4—9月份期間，隨著氣溫升高，3個樣地的昆蟲個體數(shù)量先呈上升趨勢，在7、8月份達(dá)到最大值，8月下旬開始，天津地區(qū)氣溫回落，各生境內(nèi)昆蟲數(shù)量也隨之下降，9月份達(dá)到最低（3只）.3個樣地的昆蟲數(shù)量在4—6份期間相近，7月份時六號泵站附近地被區(qū)的昆蟲數(shù)量急劇升高，達(dá)到85只，這是由于個別昆蟲數(shù)量猛增所致，如直翅目的蚱蜢和蝗蟲在7月份大規(guī)模出現(xiàn).西跑道南航向和七號泵站附近的地被昆蟲數(shù)量增速緩慢，在7、8月份時數(shù)量顯著低于六號泵站附近的昆蟲.昆蟲豐富度方面，如圖2（b）所示，3個樣地的昆蟲也是在夏季（6、7月份）最高，七號泵站附近地被區(qū)的昆蟲物種豐富度高于六號泵站附近地被區(qū)和西跑道南航向地被區(qū)，6月份達(dá)到最大值（6.81）.昆蟲多樣性的結(jié)果如圖2（c）所示，六號泵站附近和西跑道南航向地被區(qū)的昆蟲群落多樣性指數(shù)隨時間波動較大，二者的多樣性指數(shù)均在7月份最大，分別為5.61和4.14；七號泵站附近地被區(qū)的昆蟲群落多樣性隨時間的變化較為緩慢，且數(shù)值較低，6月份達(dá)到最大值（2.91），隨后開始下降.3個樣地之間進(jìn)行比較，六號泵站附近地被區(qū)的昆蟲多樣性最大，西跑道南航向地被區(qū)次之，七號泵站附近地被區(qū)的多樣性最低.因此認(rèn)為七號泵站附近地被區(qū)的昆蟲群落組成最單一，多樣性指數(shù)隨時間的波動最小.均勻度指數(shù)的情況如圖2（d）所示，西跑道南航向地被區(qū)較高，除8月份較低外，其余月份均高于另外2個樣地，在6月和7月份達(dá)到最大值；六號泵站附近地被區(qū)均勻度指數(shù)在6月份達(dá)到最大值（0.29），七號泵站附近地被區(qū)在8月份達(dá)到最大值（0.36）.優(yōu)勢度方面，七號泵站附近地被區(qū)昆蟲群落的優(yōu)勢度指數(shù)隨時間變化最大，6月達(dá)到峰值（0.39），8月最?。?.14）；西跑道南航向地被區(qū)昆蟲群落的優(yōu)勢度指數(shù)隨時間波動最小，趨于穩(wěn)定；六號泵站附近地被區(qū)優(yōu)勢度指數(shù)最低，如圖2（e）所示.從總體上看，機場內(nèi)3個樣地昆蟲群落的個體數(shù)量、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)與多樣性指數(shù)的時間變化趨勢相同，即夏季最高，春、秋季節(jié)較低，優(yōu)勢度指數(shù)則相反.

圖2 天津濱海國際機場不同生境區(qū)域昆蟲群落特征指數(shù)的時間動態(tài)Fig.2 Temporal dynamics of five characteristic indexes of insect communities in different habits in Tianjin Binhai International Airport

2.3 天津濱海國際機場不同樣地昆蟲群落的相似性

不同樣地昆蟲群落的相似性比較結(jié)果如表3所示.

表3 天津濱海機場昆蟲群落間的相似性系數(shù)及相同類群Tab.3 Similarity coefficient and numbers of shared families of insects community in Tianjin Binhai International Airport

由表3可以看出，3個樣地之間昆蟲群落的相似性系數(shù)介于0.66～0.93之間.其中，七號泵站附近和六號泵站附近地被區(qū)相似系數(shù)較高（0.93），七號泵站附近與西跑道南航向地被區(qū)的相似系數(shù)較低（0.66），說明各樣地區(qū)域的空間異質(zhì)性不大，導(dǎo)致昆蟲群落之間相似性普遍較高.六號泵站附近和七號泵站附近地被區(qū)之間相同類群最多，有21種，分別為：菜粉蝶、柑橘鳳蝶、小菜蛾、銅綠麗金龜、七星瓢蟲、沙潛、中華弧麗金龜、搖蚊、家蠅、地紅蝽、稻棘緣蝽、中華蜜蜂、黑尾胡蜂、黑螞蟻、黃蜻、亞東細(xì)蟌、中華蚱蜢、黃脛小車蝗、黃臉油葫蘆、大青葉蟬、中華草蛉.七號泵站附近和西跑道南航向地被區(qū)相同種類較少，只有14種，分別為：菜粉蝶、小菜蛾、七星瓢蟲、中華弧麗金龜、搖蚊、家蠅、中華蜜蜂、黑尾胡蜂、黃蜻、亞東細(xì)蟌、中華蚱蜢、黃脛小車蝗、大青葉蟬、中華草蛉.

3 討論與結(jié)論

本項調(diào)查發(fā)現(xiàn)，天津濱海國際機場地被區(qū)的23種主要昆蟲中，鞘翅目種類最多，達(dá)5種；其次為鱗翅目和直翅目，均為3種.從優(yōu)勢度分析，昆蟲種類構(gòu)成以菜粉蝶、中華蜜蜂、銅綠麗金龜、黃蜻、中華蚱蜢等常見昆蟲為主，反映出機場附近村莊所形成的雜草生態(tài)系統(tǒng)的昆蟲群落特征.不同樣地昆蟲群落的多樣性特征不同，六號泵站附近地被區(qū)的數(shù)量和多樣性最高，七號泵站附近地被區(qū)的多樣性最低.這是因為六號泵站距離機場跑道較遠(yuǎn)，機場對其撒藥和除草作業(yè)不如其他區(qū)域頻繁，而且該樣地緊鄰機場邊界，外圍種植農(nóng)作物且四季均有牧羊活動.因此六號泵站附近地被區(qū)的昆蟲表現(xiàn)出較高的數(shù)量和多樣性，群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定.張曉明等［10］在對不同種植模式花椒園昆蟲群落的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性的研究中指出，昆蟲群落的多樣性、豐富度和均勻度的增加會提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，與本研究結(jié)果一致.

天津濱海國際機場的昆蟲群落在種類組成、數(shù)量結(jié)構(gòu)和季節(jié)變化等特征上均可對機場區(qū)鳥類的活動產(chǎn)生一定影響，機場鳥類種類和個體數(shù)量的季節(jié)變動周期均比地被昆蟲晚一段時期，說明機場草地昆蟲增加后，對鳥類具有較強的吸引作用.鞘翅目、鱗翅目中的蝶類、甲蟲為晝行性昆蟲，是天津濱海國際機場常見鳥類喜鵲（Pica pica）和紅尾伯勞（Lanius cristatus）的捕食對象［11］；而一些蛾類如小菜蛾和銅綠麗金龜?shù)纫剐行岳ハx則成為池鷺（Ardeola bacchus）等的捕食對象［12］；同時，鞘翅目和鱗翅目的幼蟲大量分布于機場地被中，吸引戴勝（Upupa epops）、麻雀（Passeridae）等鳥類前來覓食［13］.調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，蜻蜓目、直翅目類昆蟲種類較少，但數(shù)量較多，如機場七號泵站附近草地內(nèi)黃蜻數(shù)量較大，而禾本科植物群落中中華草蛉數(shù)量較多，秋季在禾本科植物群落中直翅目昆蟲時有發(fā)生.體型微小密度較大的脈翅目、同翅目昆蟲（稻棘緣蝽、大青葉蟬）是吸引家燕（Hirundo rustica）往復(fù)穿越飛行區(qū)捕食的主要因素.有些種類的昆蟲并不直接被鳥類所捕食，但這類昆蟲的天敵會吸引鳥類，如同翅目的蚜蟲，其天敵為瓢蟲和甲蟲等，都是鳥類很好的食物.同翅目的蚜蟲和大青葉蟬是天津機場地被中數(shù)量最多的2個類群.這2個類群的昆蟲從4月份到9月份均能采集到，其在地被中的存活時間較長，所以對大青葉蟬和蚜蟲的治理不可忽視，控制二者的數(shù)量對于減少機場區(qū)域內(nèi)鳥類也是一個重要的手段和途徑.秋季昆蟲主要生活在枯草和地面腐質(zhì)層［14］，因此機場在修剪高草時，應(yīng)盡量將修割下的草清除出機場跑道區(qū)草地，以減少土壤動物的食物來源，并破壞其棲息環(huán)境.

為減少天津濱海國際機場內(nèi)昆蟲的種類和數(shù)量，農(nóng)藥的施撒必不可少，這是機場常用的控制昆蟲的手段.應(yīng)根據(jù)不同季節(jié)昆蟲的活動規(guī)律來進(jìn)行有效的打藥，昆蟲的發(fā)生主要是在4月份到9月份，因此農(nóng)藥治理可集中在該段時期內(nèi)進(jìn)行，而6月份到8月份的昆蟲種類最多，數(shù)量也最大，所以應(yīng)該在此時間段內(nèi)加大農(nóng)藥噴灑的頻率.另外，定期的割草能夠使機場地被區(qū)的草種趨于單一，從而起到控制昆蟲種類和密度、減少鳥類趨集覓食的作用［15］.總之，要適時控制機場地被昆蟲的種類和數(shù)量，減少機場環(huán)境對鳥類的吸引力，降低機場區(qū)鳥類的數(shù)量，從而避免鳥擊事件的發(fā)生.

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（責(zé)任編校 紀(jì)翠榮）

LI Shiquan1，XU Huanran1，2，YUAN Hong1，2，HE Bin1，2，GUAN Hongbo1，2，ZHAO Shulan1，DUO Li′an1

（1a.College of Life Sciences，1b.Research Center for the Control of Biodiversity and Airport Birdstrike，Tianjin Normal University，
Tianjin 300387，China；2.Tianjin Binhai International Airport，Tianjin 300300，China）

To learn the insect diversity to prevent the birdstrike in the grassland of Tianjin Binhai International Airport，the continual and systematic investigations on insect community in the grassland of this area were conducted from April to September in 2014 and 2015.Meanwhile，a series of index，including species dominance，richness，evenness and diversity were adopted to investigate and analyze the insects in three sample plots in this area.The results showed that：（1）The insects captured in Tianjin Binhai International Airport belonged to 22 families in 9 orders，among which Lepidoptera，Coleoptera and Odonata were the dominant taxa；（2）The insect diversity index of No.6 pump station grassland，which was near to farmland and countryside，and south course of west runway grassland close to water area was higher than that of No.7 pump station grassland surrounded by buildings and garbage.The richness index of No.7 pump station grassland was the highest，followed by that of south course of west runway grassland，and that of No.6 pump station grassland was the lowest；（3）The temporal dynamics of community evenness and community diversity in different habitats were similar.The dominance had the order of No.6 pump station grassland＞No.7 pump station grassland＞south course of west runway grassland；（4）The similarity coefficient in different habitats was at similar or extremely similar levels，which indicated that the habitats of insect had smaller spatial heterogeneity amony different habitat types.

grassland insects；insect diversity；insect richness；community similarity；Tianjin Binhai International Airport

Q968

A

1671-1114（2016）03-0044-06 Characteristics of insect diversity in the grassland of Tianjin Binhai International Airport

2015-11-23

民航專業(yè)項目“機場‘生態(tài)島’鳥類綜合防控技術(shù)研究”資助項目.

李士權(quán)（1989—），男，碩士研究生.

多立安（1962—），男，教授，主要從事環(huán)境生態(tài)與草業(yè)生態(tài)方面的研究.