小興安嶺涼水自然保護(hù)區(qū)云杉人工林蛾類多樣性及季節(jié)動(dòng)態(tài)

李天芳 ，王 強(qiáng) ，顧 偉 ，孫 虎 ，王利東

（1.黑龍江省瀕危野生動(dòng)物救護(hù)繁育中心，黑龍江 哈爾濱 150090；2. 中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130102；3.東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150010）

小興安嶺涼水自然保護(hù)區(qū)云杉人工林蛾類多樣性及季節(jié)動(dòng)態(tài)

李天芳1，王 強(qiáng)2，顧 偉3，孫 虎3，王利東3

（1.黑龍江省瀕危野生動(dòng)物救護(hù)繁育中心，黑龍江 哈爾濱 150090；2. 中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130102；3.東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150010）

系統(tǒng)調(diào)查了涼水自然保護(hù)區(qū)封山育林狀態(tài)下云杉人工林蛾類群落，結(jié)果表明：共捕獲蛾類樣本17 313只，隸屬于23科450種，夜蛾科為優(yōu)勢類群，豆卷葉野螟、稠李巢蛾、蘋果巢蛾和一色兜夜蛾為優(yōu)勢種；多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)季節(jié)動(dòng)態(tài)變化趨勢相一致；種—多度分布符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型；不同季節(jié)群落優(yōu)勢種組成差異極為顯著，優(yōu)勢種組成僅7月中旬與全年群落特征相同； 群落種—多度分布僅為7月中旬和8月末與全年群落特征相同。

蛾類多樣性；群落結(jié)構(gòu)；種—多度分布；涼水自然保護(hù)區(qū)

生物多樣性作為人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，在維持區(qū)域可持續(xù)發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[1]。昆蟲在生物食物鏈中起重要作用，且分布極為廣泛，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中的重要環(huán)節(jié)[2]。鱗翅目是昆蟲綱中僅次于鞘翅目的第二大目，蛾類占據(jù)了鱗翅目昆蟲的90%以上[3]，許多研究認(rèn)為蛾類昆蟲群落的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)能及時(shí)準(zhǔn)確地反映森林環(huán)境的變化,可作為鱗翅目物種多樣性和溫帶森林植被組成變化的指示類群[4]。

目前，對(duì)該保護(hù)區(qū)昆蟲多樣性已開展了一些研究，殷秀琴等[5]和安靜超等[6]研究了不同林型土壤昆蟲群落多樣性，劉哲強(qiáng)等[7]研究了原始林和幾種典型人工林的昆蟲多樣性，顧偉等[8]對(duì)不同生境蝶類多樣性及群落結(jié)構(gòu)開展了研究調(diào)查，但對(duì)蛾類群落結(jié)構(gòu)及多樣性的研究報(bào)道仍較少，為此，本研究選取小興安嶺涼水自然保護(hù)區(qū)內(nèi)云杉Picea asperata人工次生林，對(duì)蛾類群落進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查，分析蛾類群落組成結(jié)構(gòu)、多樣性及穩(wěn)定性季節(jié)動(dòng)態(tài)差異，以期為小興安嶺森林恢復(fù)期森林資源合理開發(fā)、生物多樣性保護(hù)及生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

1 研究地概況

涼水自然保護(hù)區(qū)位于小興安嶺山脈的南段，達(dá)里帶嶺支脈的東坡。土壤為暗棕壤，地帶性植被是以紅松Pinus koraiensis為主的溫帶針闊混交林，具有明顯的溫帶大陸性季風(fēng)氣候特征，冬季寒冷干燥、夏季溫?zé)岫嘤?，年平均降水?80mm左右[9]。

本研究選取涼水自然保護(hù)區(qū)內(nèi)處于封山育林狀態(tài)50 a的云杉人工林，樣地位于保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)，主要樹種以云杉、冷杉Abies fabri為主，林下植物以稠李Prunus racemosa、蕁麻Urtica fi ssa、蕨類等為主，植被覆蓋率大于95%。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

調(diào)查采樣時(shí)間為2013年和2014年的6月至9月，每20 d調(diào)查1次，遇雨天順延。調(diào)查方法為燈誘法，燈誘時(shí)間為19:30至次日00:30，誘集燈為450 W高壓汞燈，幕布采用1.5 m×1.5 m白色幕布。在樣地邊緣用支架將誘蟲燈掛于幕布前15 cm處，同時(shí)在誘集燈下鋪放白紙以收集落在地面的昆蟲。將誘集到的昆蟲用裝有乙酸乙酯毒瓶毒殺，帶回實(shí)驗(yàn)室，分類記錄昆蟲種類及個(gè)體數(shù)量。大部分蛾類標(biāo)本均鑒定到種，部分難于鑒定的標(biāo)本鑒定到科[10-11]。

2.2 數(shù)據(jù)處理

調(diào)查數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel 2007和SPSS 18統(tǒng)計(jì)分析軟件處理。

物種豐富度采用Margalef豐富度指數(shù)：

優(yōu)勢度指數(shù)采用Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)：

式中：Nmax為優(yōu)勢種的個(gè)體數(shù)；N為全部物種的個(gè)體數(shù)。

多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：式中：Pi為第i物種個(gè)體數(shù)占群落個(gè)體總數(shù)的比例；S為群落物種數(shù)。

均勻度指數(shù)采用Pielou 公式:

其中H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)；Simpson優(yōu)勢度集中性指數(shù)Pi為第i種物種占群落物種總數(shù)的比率；S為群落物種數(shù)[12-15]。

種—多度分析采用X軸為倍程刻度（log3對(duì)數(shù)級(jí)數(shù)），Y軸為普通算術(shù)刻度的坐標(biāo)系，以蛾類昆蟲個(gè)體數(shù)為橫坐標(biāo)，蛾類種類數(shù)為縱坐標(biāo)，描繪種—多度曲線圖[16-17]。

3 結(jié)果與分析

3.1 蛾類群落的種類組成

調(diào)查共捕獲蛾類樣本17 313只，隸屬于23科450種。各科物種數(shù)以夜蛾科最多（164種），其次為尺蛾科（93種），螟蛾科、舟蛾科、卷蛾科、天蛾科、燈蛾科和毒蛾科次之，其他各科均少于10種，其中蠶蛾科、虎蛾科、舉肢蛾科、籮紋蛾科、麥蛾科、木蠹蛾科、鞘蛾科和羽蛾科為單種科（見表1）。蛾類各科個(gè)體數(shù)量以夜蛾科（35.10%）、螟蛾科（23.39%）和巢蛾科（16.50%）居多，為優(yōu)勢類群；尺蛾科、燈蛾科、舟蛾科和毒蛾科個(gè)體數(shù)量所占比例小于10%，為常見類群；其他各科個(gè)體數(shù)量均不足2%，為稀有類群（見表1）。物種水平上，整個(gè)調(diào)查期蛾類群落以豆卷葉野螟Pleuroptya ruralis（14.61%）、稠李巢蛾Yponomeuta evonymellus（8.77%）、蘋果巢蛾Yponomeuta padella（7.22%）和一色兜夜蛾Cosmia unicolora（6.37%）個(gè)體數(shù)量居多，為群落優(yōu)勢種；陰亥夜蛾Hydrillodes funeralis、白斑兜夜蛾Cosmia restituta、侖狹翅夜蛾Hermonassa arenosa、 頭 橙 荷 苔 蛾Ghoria gigantea、 白夜蛾Chasminodes albonitens、分月扇舟蛾Clostera anastomosis、雙紋金草螟Chrysoteuchia diplogramma、楊逸色夜蛾Ipimorpha subtusa、苧麻卷葉野螟Sylepta pernitescens、赤楊鐮鉤蛾Drepana curvatula和大紅裙扁身夜蛾Amphipyra monolitha為常見種；其他物種個(gè)體數(shù)量所占比例均不足1%，為群落稀有種。

3.2 蛾類群落優(yōu)勢種季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

不同季節(jié)蛾類群落物種及個(gè)體數(shù)量差異較大，不同季節(jié)表現(xiàn)出不同的優(yōu)勢種。6月初優(yōu)勢種僅為陰亥夜蛾，為群落顯著單優(yōu)勢種；6月下旬頭橙荷苔蛾、寬太波紋蛾Tethea ampliata和蘋煙尺蛾P(guān)hthonosema tendinosarium優(yōu)勢度較大；7月中旬豆卷葉野螟、稠李巢蛾、蘋果巢蛾和一色兜夜蛾優(yōu)勢度顯著增大，與全年蛾類群落優(yōu)勢種相同；8月初，分月扇舟蛾、舞毒蛾、赤楊鐮鉤蛾和豹燈蛾Arctia caja優(yōu)勢度增大，為該時(shí)期優(yōu)勢種；8月末，一色兜夜蛾和白夜蛾優(yōu)勢度增大，為優(yōu)勢種（見表2）。

表1 云杉人工林蛾類群落組成Table 1 Community composition of moths in Picea asperata plantation

3.3 蛾類群落多樣性季節(jié)動(dòng)態(tài)

不同季節(jié)蛾類群落多樣性各特征指數(shù)差異較為顯著（見圖1），物種多樣性指數(shù)在6月逐漸增大，6月末至8月初逐漸減小，隨后小幅度增大；均勻度指數(shù)季節(jié)變化趨勢與物種多樣性指數(shù)變化趨勢較為相似，僅7月中旬至8月初變化趨勢有差異，在整個(gè)調(diào)查期變化趨勢表現(xiàn)出較大的正相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)r=0.867）；豐富度指數(shù)表現(xiàn)為6月初至7月中旬顯著增大，隨后至8月初顯著降低，至8月末略微增大；優(yōu)勢集中性指數(shù)與物種多樣性指數(shù)變化趨勢相反，表現(xiàn)出較大的負(fù)相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)r=-0.971）。

表2 云杉人工林不同季節(jié)蛾類群落優(yōu)勢種的優(yōu)勢度Table 2 Dominance of dominant species of moth community in Picea asperata plantation

3.4 蛾類群落種—多度分布

種—多度變化是生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的一個(gè)重要表征。在X軸為倍程刻度（log3 對(duì)數(shù)級(jí)數(shù)）、Y軸為普通算術(shù)刻度的坐標(biāo)系中，描繪群落種—多度曲線（見圖2）。在隨機(jī)生態(tài)位假說、生態(tài)位優(yōu)先占領(lǐng)假說和對(duì)數(shù)正態(tài)分布假說3個(gè)模型中，整個(gè)調(diào)查期蛾類群落種多度分布更接近于對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型，蛾類群落中優(yōu)勢種和稀有種均較少，而處于中間狀態(tài)的物種較多。不同季節(jié)蛾類群落種—多度分布表現(xiàn)為：7月中旬和8月末種—多度分布與全年蛾類種—多度分布較為相似，接近對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型；其他時(shí)期蛾類群落種—多度分布近似對(duì)數(shù)級(jí)數(shù)分布模型，滿足這種模型的蛾類群落接近生態(tài)位優(yōu)先占領(lǐng)假說，即第一位優(yōu)勢種首先占有生態(tài)位空間的大部分，第二位的優(yōu)勢種占有余下空間的大部分。

圖1 云杉人工林蛾類群落多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)和優(yōu)勢集中性指數(shù)時(shí)間動(dòng)態(tài)Fig.1 Temporal dynamics of the diversity index, evenness index, speci fi c richness, dominance index of moth community

圖2 云杉人工林不同季節(jié)蛾類群落種—多度分布擬合曲線Fig.2 The curve of species-abundance butter fl y community in different seasons

4 結(jié)論與討論

小興安嶺涼水自然保護(hù)區(qū)云杉人工林蛾類群落共計(jì)23科450種，物種數(shù)和個(gè)體數(shù)量均以夜蛾科最多，但群落第一優(yōu)勢種為螟蛾科的豆卷葉野螟，其次為巢蛾科的稠李巢蛾和蘋果巢蛾，本研究的樣地是經(jīng)過50 a封山育林的云杉人工林，林下草本灌木較為發(fā)達(dá)，且蕁麻以及薔薇科等林下植物較多，促進(jìn)了植食性昆蟲優(yōu)勢種的發(fā)育。

蛾類群落優(yōu)勢種季節(jié)分布差異顯著，6月初以陰亥夜蛾為單優(yōu)勢種，隨季節(jié)變化，優(yōu)勢種種類數(shù)呈增多的趨勢；到7月中旬，群落優(yōu)勢種增加為4種，且與整個(gè)調(diào)查期蛾類群落優(yōu)勢種及組成最為相似；8月初，分月扇舟蛾和舞毒蛾等林業(yè)有害昆蟲逐漸成為優(yōu)勢種；到8月末，優(yōu)勢種減少為2種，一色兜夜蛾和白夜蛾等夜蛾科昆蟲優(yōu)勢度明顯增大。說明隨著季節(jié)的變化，水熱因子等綜合環(huán)境對(duì)蛾類群落組成有著顯著的影響。

蛾類群落物種多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)季節(jié)動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為較大的正相關(guān)，與群落優(yōu)勢集中性指數(shù)呈較大的負(fù)相關(guān)。賀達(dá)漢等[18]認(rèn)為荒漠草原昆蟲群落的多樣性指數(shù)與均勻度是一致的，表明群落結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。蛾類群落種—多度分布在整個(gè)調(diào)查期符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布，在不同季節(jié)卻表現(xiàn)出一定的差異，與全年優(yōu)勢種組成分布相似的7月中旬和8月末，種—多度分布滿足對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型，處于中間的物種較多，優(yōu)勢種和稀有種均較少，符合這種分布的群落所處的環(huán)境條件較為優(yōu)越，而其他時(shí)期群落種多度分布接近對(duì)數(shù)級(jí)數(shù)分布，蛾類群落穩(wěn)定性相對(duì)較弱，說明小興安嶺涼水自然保護(hù)區(qū)云杉人工林夏季蛾類群落對(duì)全年蛾類群落結(jié)構(gòu)具有較大的影響，云杉人工林綜合環(huán)境條件總體較好，在整個(gè)生長季內(nèi)昆蟲群落具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，但春季和8月初蛾類群落群落有向單優(yōu)勢種或種團(tuán)發(fā)展的趨勢，蛾類群落與其他昆蟲類群之間的相互作用關(guān)系，還需要進(jìn)一步跟蹤監(jiān)控和調(diào)查分析。

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Diversity and seasonal dynamic of moths inPicea asperataplantation of Liangshui nature reserves, Xiao Xing’an Mountains

LI Tian-fang1, WANG Qiang2, GU Wei3, SUN Hu3, WANG Li-dong3
(1. Heilongjiang Province Endangered Wild Animal Rescue and Breeding Center, Harbin 150090, Heilongjiang, China; 2. Northeast Institute of Geography and Agricultural, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, Jilin, China; 3. Northeast Forestry University, Harbin 150040, Heilongjiang, China)

An investigation on the diversity of moth community was carried out inPicea asperataplantation of Liangshui nature reserves, Xiao Xing’an Mountains. A total of 17 313 specimens were collected, belonging to 450 species, 23 families. Noctuidae was the dominant family.Sylepta ruralis,Yponomeuta evonymellus,Yponomeuta padellaandCosmia unicolorwere the dominant species.Signi fi cant correlation was found between indices of diversity and evenness. The curve of the moth species-abundance was in accordance with the log-normal hypothesis. Dominant species composition showed very signi fi cant difference in different seasons, and only in mid July, the results show that the dominant species was the same as the entire investigation period community characteristics. Only in mid July and late August 24, the curve of species-abundance was the same as the entire investigation period community characteristics.

moth diversity; community structure; species-abundance distribution; Liangshui nature reserve

S763.3

A

1673-923X(2016)09-0057-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.09.010

2015-04-04

流域動(dòng)物調(diào)查（JXZFCG2013-XXK21-04）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（2572014BA06）；黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZD201404）

李天芳，工程師

王 強(qiáng)，副研究員；E-mail：wangqiang_1978@126.com

李天芳，王 強(qiáng)，顧 偉，等. 小興安嶺涼水自然保護(hù)區(qū)云杉人工林蛾類多樣性及季節(jié)動(dòng)態(tài)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016, 36(9): 57-61.

[本文編校：謝榮秀]