商丘市睢陽區(qū)直翅目昆蟲的群落特征及多樣性研究

王玉玲,張霽

(1.商丘師范學院 生物與食品學院，河南 商丘 476000；2.商丘職業(yè)技術學院，河南 商丘 476000)

商丘市睢陽區(qū)直翅目昆蟲的群落特征及多樣性研究

王玉玲1,張霽2

(1.商丘師范學院 生物與食品學院，河南 商丘 476000；2.商丘職業(yè)技術學院，河南 商丘 476000)

在2015年9月、10月和2016年6月、7月間，在商丘市睢陽區(qū)選擇了4種不同的樣地，利用挖掘法、捕網(wǎng)法等方法，對當?shù)氐闹背崮坷ハx進行了廣泛的采集和分類鑒定.共獲直翅目昆蟲500多頭,隸屬11科20屬22種.利用物種多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)及相似性指數(shù)對所采集的標本進行了多樣性分析.結(jié)果表明，荒地的多樣性指數(shù)最高,物種豐富；而林區(qū)、草地因受植物的分布和人為干擾較大,物種較少多樣性較低.

直翅目昆蟲；多樣性；生境；商丘市睢陽區(qū)

直翅目(Orthoptera)屬于節(jié)肢動物門(Arthropoda)昆蟲綱(Insecta),是昆蟲綱中的一大類群，所占比例較大,包括蝗蟲、蟋蟀和螻蛄等.其中很多種類都是重要的農(nóng)業(yè)害蟲.如蝗蟲，其種類較多，數(shù)量較大，危害農(nóng)作物嚴重，是農(nóng)林牧業(yè)的重要害蟲.但也有些直翅目昆蟲則作為觀賞娛樂資源昆蟲,如某些蟋蟀自古以來就是人們所喜愛的鳴蟲.由此可見，直翅目昆蟲的分類研究可為農(nóng)業(yè)害蟲的防治提供指導，同時也能彌補直翅目昆蟲在該地區(qū)研究的空白.

全世界已知直翅目昆蟲有18000余種，隸屬于64種3500屬.中國已知有800余種.近年來我國對直翅目昆蟲的研究有了很大的進展，水平也有所提高.本文通過對當?shù)刂背崮坷ハx的分析研究，希望能對該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的研究提供基礎材料.

1 研究地概況

睢陽區(qū)原稱商丘縣，現(xiàn)為商丘市兩個轄區(qū)之一，地處黃淮平原，地理坐標為北緯33°43′～34°52′，東經(jīng)114°49′～116°39′.東西橫距168 km，南北縱距128 km.屬暖溫帶季風氣候，主要特點是春季溫暖多風，夏季炎熱多雨，秋季涼爽日照長，冬季寒冷少雨雪，年平均氣溫在13．9～14．3 ℃之間，年平均日照時數(shù)為2204．4～2427．6 h，無霜期平均為207～214 d.睢陽區(qū)氣候適宜，土地肥沃，農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富.盛產(chǎn)小麥、玉米、棉花、花生、油菜、大豆、煙葉、瓜菜等，是國家商品糧、優(yōu)質(zhì)棉基地和黃淮平原農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)，也是聞名全國的“泡桐之鄉(xiāng)”.

2 樣地選擇與研究方法

2.1 樣地選擇

根據(jù)直翅目昆蟲的生長周期和棲息特點,我們課題組的成員于2015年9月、10月和2016年6月、7月，在商丘市睢陽區(qū)選擇了不同的樣地進行兩次調(diào)查采集，選定的4種樣地分別為草地、林區(qū)、荒地和農(nóng)田.各樣地的特點如下：草地：受一定的人為干擾，主要的植被有：虎耳草(SaxifragaStolonifera(L.)Ineerb)、澤漆(E.helioscopia L.)、田青(Sesbania Cannabina .(Retz)Pers)等；林區(qū)：主要植被有法國梧桐(PlatanusorientalisL)、垂柳(SalixbabylonicaL)等；荒地：以裸地(占20%)和雜草叢組成，植被有狗尾草(Setariaviridis(L.) Beauv.)、白羊草(Bothriochloaischaemum(L.)Keng)、遠東芨芨草(AchnatherumextremiorientaleKeng ex P.C.Kuo )等；農(nóng)田：主要有玉米(ZeamaysL.)、小麥(Triticumaestivum)、大豆(soybean)及棉花(Gossypiushirsutum)等；

2.2 調(diào)查方法

本次調(diào)查范圍是商丘市睢陽區(qū)的所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)隨機選取以上4種樣地進行取樣調(diào)查.調(diào)查方法是采用“Z”字形取樣方法，在各樣地分別選擇大小為10 m×10 m的樣方進行定期捕捉[1].采集時間是在2015年9、10月和2016年6、7月，每個月的上、中、下旬進行，通常對直翅目昆蟲調(diào)查的方法有掃網(wǎng)法、路線調(diào)查法和挖土法，其中掃網(wǎng)法主要適用于草地和荒地等生境.掃網(wǎng)直徑為30～40 cm，來回掃網(wǎng)并記錄數(shù)據(jù)[2,3].而林區(qū)樹木整齊高大，一般采用路線調(diào)查法，在不驚擾直翅目昆蟲的前提下，緩慢通過調(diào)查地區(qū)，目視1m范圍內(nèi)的種類并直接用捕蟲網(wǎng)捕捉.由于螻蛄科等為地下生活，則通過挖土法對此類昆蟲進行采集.將采集到的昆蟲放入盛有80%酒精的小瓶中帶回實驗室進行種類的鑒定和數(shù)量統(tǒng)計.

2.3 數(shù)據(jù)分析

采用Shannon-wiener多樣性公式、Margalef豐富度公式、Simpson優(yōu)勢度公式、Pielou均勻度公式和Jaccard相似性公式進行數(shù)據(jù)處理計算.具體公式如下[2,3,4,5]：

(1)物種多樣性指數(shù) 根據(jù)Shannon-Wiener多樣性公式計算物種多樣性指數(shù)，即：

式中，Pi=Ni/N，Ni為第i個物種的個體數(shù)，N為S個物種的總個體數(shù).

(2)優(yōu)勢度指數(shù) 根據(jù)Simpson優(yōu)勢度公式計算優(yōu)勢度指數(shù)，即:

式中Ni為第i個物種的個體數(shù)，N是S個物種的總個體數(shù)，S是物種數(shù).

(3)均勻度指數(shù) 根據(jù)Pielou均勻度公式計算均勻度指數(shù)，即：

E=H/lnS

式中H為Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)，S為物種數(shù).

(4)豐富度指數(shù) 根據(jù)Margalef豐富度公式計算豐富度指數(shù),即：

R=(S-1)/lnN

(5)群落相似性指數(shù) 根據(jù)Jaccard相似性公式計算相似性指數(shù)，即：

Cs=c/(a+b-c)

式中a為A群落中的物種數(shù)﹑b為B群落中的物種數(shù)、c為A、B兩群落中的共有物種數(shù).

3 結(jié)果與分析

3.1 直翅目昆蟲群落種類及數(shù)量組成

兩次采集的直翅目昆蟲標本共計500多頭(表1)，各樣地的數(shù)量分布由多到少如下：荒地最多共17種247頭(49.4%)、農(nóng)田為14種153頭(30.6%)、草地為10種63頭(12.6%)、林區(qū)為8種38頭(7.6%).

經(jīng)鑒定標本為22種，隸屬4總科11科21屬[6，7]，以蝗總科最多，共6科431頭(86.3%).其中優(yōu)勢種類有中華劍角蝗(Acridacinerea.Thunberg)、短額負蝗(AtractomorphasinensisBolivor)、東亞飛蝗(LocustamigratoriaMeyen) 、短星翅蝗(CalliparnusabbreviatusIkonnikov)等，分別占個體總數(shù)的21%、19%、12%、10.8%.有一些直翅目昆蟲只生活在某些特定的生境中：如優(yōu)雅蟈螽(Gampsondeissedakovii)、笨蝗(HaplotropisbrunnerianaSaussure)生活在荒地中，長翅素木蝗(ShirakiacrisshirakiiBolivar)生活在林區(qū).而單刺螻蛄(GrullusunispinSussure)、多伊棺頭蟋(LoxoblemmusdoenitziStein) 、長瓣樹蟋(OecanthuslongicaudaMatsumura)等直翅目昆蟲棲息地較隱蔽、采集到的標本較少，因此無法確定其棲息地.

3.2 物種多樣性分析

多樣性指數(shù)(H)從群落和群落個體數(shù)的均勻性兩方面衡量群落結(jié)構(gòu)，是反映群落穩(wěn)定性的重要指標[8].由表2可以看出各樣地Shannon-wiener多樣性指數(shù)由大到小為：荒地(2.419)>農(nóng)田(2.214)>草地(1.959)>林區(qū)(1.797)；Margalef豐富度指數(shù)由小到大為：荒地(2.904)>農(nóng)田(2.584)>草地(2.172)>林區(qū)(1.939).由此可見各樣地直翅目昆蟲物種數(shù)量、分布與樣地的植物多樣性呈現(xiàn)正相關.主要原因如下：荒地由小部分裸地斑塊和旱生雜草叢為主、土壤干旱瘠薄 ﹑植被高度均不相同，具有一定的垂直結(jié)構(gòu)，因此物種較多，多樣性指數(shù)較大[3]；田地次之是因為6、7月份、9月份和10月份莊稼正處于收割或成熟階段，農(nóng)田中存在一些玉米、大豆、小麥、雜草等植物，利于直翅目昆蟲取食.

表1 商丘市睢陽區(qū)直翅目昆蟲種類組成

草地一般離居民區(qū)較近，在一定程度上受人為干擾，很多動物為躲避人為干擾而遠離此地區(qū)；林區(qū)中植被比較高大，表面透光性較差，其下陰暗潮濕，不利于直翅目昆蟲的取食，另外，蝗蟲多為陽性昆蟲不適于在郁蔽度小的環(huán)境下棲息.而各樣地的優(yōu)勢度與多樣性指數(shù)和豐富度正好相反，以林區(qū)(0.198)最高，其次分別為草地(0.173)、田地(0.139)、荒地(0.108).主要原因是林區(qū)植被單一，故其結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定，優(yōu)勢集中性明顯[9,10].荒地和田地物種較豐富，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此優(yōu)勢種不明顯[4,8].從4種生境的空間異質(zhì)性來看環(huán)境復雜程度、植被的分布是影響群落分布的重要因素，當然在一定程度上也受人為因素干擾.

表2 商丘市睢陽區(qū)直翅目物種的多樣性指數(shù)

3.3 各樣地的相似性分析

其中根據(jù)Jaccard相似性原理得知Cs為0～0.25時為極不相似，當Cs為0.25～0.50時為中等不相似， Cs為0.50～0.75時為中等相似，當Cs為0.75～1.00時為極相似.

通過對各樣地直翅目昆蟲相似性的計算(表3)，結(jié)果表明：荒地與農(nóng)田之間的相似性系數(shù)0.55為中等相似，而其余各地相似性指數(shù)均0.25

表3 不同樣地的相似性系數(shù)

4 討論與小結(jié)

本次實驗共采集直翅目昆蟲22種.隸屬4總科、11科20屬.這與我國已有800多種相差甚遠.這是由于該地區(qū)處于平原地帶，地形結(jié)構(gòu)比較單一.而空間異質(zhì)性學說表明物理環(huán)境越復雜，異質(zhì)性越高，動、植物群落的組成就越復雜，棲息在那里的動植物種類和數(shù)量越多.

多樣性指數(shù)是反映物種豐富度和均勻度性的綜合指標，他們之間呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律.4種生境中直翅目昆蟲的多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)一致：荒地>農(nóng)田>草地>林區(qū)，可見多樣性指數(shù)與豐富度指數(shù)呈正相關；而均勻度指數(shù)為林區(qū)>荒地>草地>田地，總體上看多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)呈負相關，但由于荒地生境中各個生存條件都比其他生境有利，因此均勻度也較大.

在自然因素的作用下，環(huán)境產(chǎn)生分異.生物適應環(huán)境的同時，形成了相應的群落，4種生境中荒地與農(nóng)田相距較近，表現(xiàn)為中等相似.而其他各生境之間都表現(xiàn)為中等不相似.

各種群落的生存和數(shù)量都與周圍環(huán)境因子存在相互依賴、相互制約的關系，即保持著一種動態(tài)狀態(tài).不同的生境對群落數(shù)量、多樣性等指標均有顯著差異.

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[責任編輯：徐明忠]

Study on community structure and species diversity of orthoptera insects in Suiyang district of Shang qiu

WANG Yuling1,ZHANG Ji2

(1.College of Biology and Food, Shangqiu Normal University,Shangqiu 476000,China; 2.Shangqiu Professional Training College, Shangqiu 476000,China)

In September-October 2015 and June-July 2016, we collected the local Orthoptera insects widely by digging and netting from four different habitats and had a classification and identification.All 500 Orthoptera insects belonged to 22 species 20 genera 11 families .We studied the divesity of the Orthoptera insects in Shannon-wiener index, Margalef index, Pielou index, Simpson index and Jaccard Index.All illustrates that the wasteland had the highest species diversity ,owning abuandant species,while the grassland, frostland and farmland′s diversity were lower and had fewer species because of the vegetation′s distirbution and human′s disturbance .

Orthoptera species; diversity; habitats; Suiyang district of Shangqiu

2016-12-23；

2017-01-04

王玉玲(1968—),女,河南柘城人，商丘師范學院副教授,主要從事動物學教學及昆蟲研究.

Q969.26

A

1672-3600(2017)06-0045-04