寧夏溫性草原甲蟲多樣性及其對(duì)環(huán)境指示作用的初步研究

魏淑花，馬林杰，白 玲，張開陽，張 蓉*，高立原，王 穎，朱猛蒙，黃文廣

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所，銀川 750002；2.寧夏草原工作站,銀川 750002；3.寧夏平羅中學(xué)，寧夏平羅 753405 4.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，北京100193)

寧夏溫性草原甲蟲多樣性及其對(duì)環(huán)境指示作用的初步研究

魏淑花1，馬林杰1，白 玲3，張開陽4，張 蓉1*，高立原1，王 穎1，朱猛蒙1，黃文廣2

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所，銀川 750002；2.寧夏草原工作站,銀川 750002；3.寧夏平羅中學(xué)，寧夏平羅 753405 4.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，北京100193)

采用陷阱誘捕法和網(wǎng)捕法于2016年7月-8月對(duì)寧夏溫性草原13種不同草原型的甲蟲種類和數(shù)量分布進(jìn)行了調(diào)查，共獲得甲蟲標(biāo)本1591號(hào)，分屬于10科58種，其中直角通緣步甲Pterostichusgebleri(Dejean)、麻步甲CarabusbrandtibrandtiFaldermann、短翅偽葬步甲PseudotaphoxenusbrevipennisSemenov、甘肅大步甲CarabusgansuensisgansuensisSemenov、暗星步甲Calosoma(Charmosta)lugensChaudoir和蒙古偽葬步甲Pseudotaphoxenusmongolicus(Jedlicka)為優(yōu)勢(shì)種，個(gè)體數(shù)量分別占總個(gè)體數(shù)的23.69%、9.68%、9.05%、8.61%、8.30%和6.28%。在種類分布上，固原官廳鄉(xiāng)三等長芒草StipabungeanaTrin.型、同心郭大灣村二等大針茅S.grandisP. Smirn.長芒草型、同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅長芒草型、彭陽羅洼鄉(xiāng)三等百里香ThymusmongolicusRonn長芒草型及彭陽孟塬鄉(xiāng)四等鐵桿蒿ArtemisiasacrorumLedeb.長芒草型等地種類和數(shù)量均較多；多樣性分析表明，海原月亮山四等苔草Carex. spp.、雜類草Miscellaneousgrass型集中性概率指數(shù)最大，同心張家山村二等大針茅長芒草型多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)均最大，固原官廳鄉(xiāng)三等長芒草型的豐富度指數(shù)最高；群落相似性分析顯示，固原三營鎮(zhèn)三等長芒草大針茅型與同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅長芒草型、同心郭大灣村二等大針茅長芒草型相似性系數(shù)最高；昆蟲對(duì)生境指示作用分析表明，胸圓高鱉甲HypsosomarotundicolleFairmaire和彎齒琵甲Blaps(Blaps)femoralisfemoralis(Fischer von Waldheim)分別可作為彭陽孟塬鄉(xiāng)四等鐵桿蒿長芒草型和海原嵩川鄉(xiāng)三等苔草雜類草型的指示類群。

甲蟲；溫性草原；多樣性分析；指示作用

生物多樣性研究是目前生物學(xué)界的研究熱點(diǎn)之一(馬克平等，2004)。利用昆蟲作為生物指示類群研究物種多樣性的變化與空間格局，已成為生物多樣性研究的一個(gè)重要方面(周紅章，2000；周紅章等，2000)。鞘翅目昆蟲是昆蟲綱中種類和數(shù)量最豐富的類群之一，其中，甲蟲種類的數(shù)量變化可作為監(jiān)測(cè)環(huán)境變化的重要指標(biāo)(Klein, 1989; Eyreetal., 1996; Gibbs and Stanton, 2001; 于曉東等，2004)。

寧夏回族自治區(qū)屬于溫帶氣候，其境內(nèi)草原均屬溫帶草原，從南至北分布的草原類型主要有溫性草甸草原、溫性草原、溫性荒漠草原及溫性草原化荒漠等。溫性草原作為寧夏第二大主體草原，全區(qū)共有63.59萬hm2，占總草原面積26.03%，主要分布于寧夏南部廣大的黃土丘陵地區(qū)，年降水量為300-500 mm，土壤主要為黑壚土類，植被主要建群種有長芒草StipabungeanaTrin.、硬質(zhì)早熟禾PoasphondylodesTrin.、鐵桿蒿ArtemisiasacrorumLedeb.、牛枝子LespedezapotaniniiVass.、百里香ThymusmongolicausRonn、阿爾泰狗哇花Heteroparppusaltaicus(Willd.) Novopokr.、星毛委陵菜PotentillaacaulisL.、冷蒿ArtemisiafrigidaWild. Sp. Pl.、茭蒿ArtemisiagiraldiiPamp.、大針茅StipagrandisP. Smirn.、糙隱子草Cleistogenessquarrosa(Trin.) Keng等，包括6個(gè)草原組，55個(gè)草原型，形成了多種多樣的草原生態(tài)景觀，相應(yīng)昆蟲資源十分豐富，物種多樣性較高(張蓉等，2014)。

甲蟲作為地球上進(jìn)化最為成功和物種數(shù)量最為龐大的生物類群(Zhang，2013)，在寧夏發(fā)生分布資源同樣豐富。據(jù)記載，在寧夏發(fā)生分布的甲蟲共有2亞目13總科48科460屬1019種(白玲，2016)。有關(guān)寧夏甲蟲尤其是荒漠草原甲蟲研究報(bào)道較多(賀奇等，2011；楊貴軍等，2012；張大治等，2012；杭佳等，2014)，而有關(guān)溫性草原甲蟲種類、多樣性及指示作用的研究較少。為此，本研究擬對(duì)寧夏溫性草原13種不同草原型甲蟲種類、數(shù)量、多樣性及對(duì)環(huán)境的指示作用等方面進(jìn)行分析研究，旨在明確溫性草原不同草原型的甲蟲物種多樣性變化及其對(duì)環(huán)境的指示作用，以期為我區(qū)乃至全國草原植被恢復(fù)、脆弱植被類型的保護(hù)及整個(gè)自然生境的保護(hù)提供昆蟲學(xué)方面的支持。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)區(qū)確定

根據(jù)我區(qū)溫性草原不同型及草原等級(jí)，采用GPS定位，確定建立了13種型和草原等級(jí)不同的監(jiān)測(cè)區(qū)，分別分布在同心郭大灣、同心張家山、同心張家塬、固原三營、固原官廳、固原甘城、彭陽孟塬、彭陽羅洼、固原寨科、西吉紅耀鄉(xiāng)、海原南華山、海原嵩川、海原月亮山等地，監(jiān)測(cè)區(qū)分布及草原類型見表1。

表1 寧夏溫性草原13種草原型基本概況

注：1.表中草原等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：一等，優(yōu)等牧草占總產(chǎn)量≥60%；二等，良等以上牧草占總產(chǎn)量≥60%；三等，中等以上牧草占總產(chǎn)量≥60%；四等，低等以上牧草占總產(chǎn)量≥60%；五等，劣等和不可食牧草占總產(chǎn)量≥40%。2.第一列中縮寫字符代表不同草原型：DZM+CMC，大針茅長芒草型；CMC+DZM，長芒草大針茅型；CMC，長芒草型；TGH+CMC，鐵桿蒿長芒草型；BLX+CMC，百里香長芒草型；TGH+ZLC，鐵桿蒿雜類草型；TC+ZLC，苔草雜類草型；JH+ZLC，茭蒿雜類草型。下同。Note: 1. The standard of grassland classification in the table is: first, the excellent forages is 60%; Second, good grasses make up 60% of the total output; Third, the total output of grass in medium and above is 60%; Fourth, the total output of grass is 60%; Fifth, the total output of the inferior and non-edible forage is 40%. 2. The initials in the first column represent the different grassland types: DZM+CMC isStipagrandisbrevifloraandS.bungeanatype; CMC+DZM isS.bungeanaandS.grandisbrevifloratype; CMC isS.bunge-anatype; TGH+CMC isArtemisiagmeliniiandS.bungeanatype; BLX+CMC isThymusmongolicusandS.bungeanatype; TGH+ZLC isA.gmeliniiand miscellaneous grass type; TC+ZLC isC.tristachyaand miscellaneous grass type; JH+ZLC isA.giraldiiand miscellaneous grass type. The same below.

1.2 草原甲蟲采集方法

利用陷阱誘捕法和網(wǎng)捕法對(duì)溫性草原不同型甲蟲資源進(jìn)行普查，具體方法如下：

陷阱誘捕法：采用五點(diǎn)取樣法，每個(gè)調(diào)查點(diǎn)選取5個(gè)代表性樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)設(shè)置一組陷阱(5個(gè))，呈隨機(jī)排列，每個(gè)調(diào)查點(diǎn)共設(shè)置25個(gè)陷阱。用一次性塑料水杯(高9 cm，口徑7.5 cm)作為陷阱，誘杯埋入土中，上口與地表平齊，內(nèi)倒入40-60 mL誘液(誘液是體積比為乙二醇 ∶水=1 ∶2)，每個(gè)誘杯間隔不小于1 m。每隔5-7 d收集一次誘杯內(nèi)昆蟲，并同時(shí)更換誘液。昆蟲帶回實(shí)驗(yàn)室制作標(biāo)本并鑒定，記錄每個(gè)樣點(diǎn)調(diào)查的種類與數(shù)量。

網(wǎng)捕法：采用五點(diǎn)取樣法，每個(gè)調(diào)查點(diǎn)選取5個(gè)代表性取樣點(diǎn)，每個(gè)取樣點(diǎn)采用捕蟲網(wǎng)掃網(wǎng)采集，每次30復(fù)網(wǎng)，每個(gè)取樣點(diǎn)重復(fù)3次，共90復(fù)網(wǎng)采集的昆蟲裝入一個(gè)網(wǎng)袋。網(wǎng)袋內(nèi)的昆蟲帶回實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)并制作標(biāo)本，記錄每個(gè)樣點(diǎn)調(diào)查的種類與數(shù)量。

1.3 甲蟲多樣性分析方法

甲蟲多樣性分析參考馬克平和劉玉明進(jìn)行(馬克平和劉玉明，1994)。

1.4 指示甲蟲分析方法

利用指示值法計(jì)算不同生物種的指示值，以生物種對(duì)生境的特異性(specificity)和適宜性(fidelity)為基礎(chǔ)，特異性(Aij)和適宜性(Bij)的計(jì)算參考劉新民和楊劼(劉新民和楊劼，2005)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 寧夏溫性草原甲蟲種類及數(shù)量分布

經(jīng)對(duì)寧夏13種溫性草原不同型甲蟲標(biāo)本的采集及鑒定，得到如下結(jié)果：共獲得甲蟲標(biāo)本10科58種1591頭。種類分布較多的型有，固原官廳鄉(xiāng)三等長芒草型22種144頭、同心郭大灣村二等大針茅長芒草型21種245頭、同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅長芒草型21種151頭、彭陽羅洼鄉(xiāng)三等百里香長芒草型21種104頭、彭陽孟塬鄉(xiāng)四等鐵桿蒿長芒草型17種110頭，其中固原官廳鄉(xiāng)三等長芒草型的優(yōu)勢(shì)種為黑覆葬甲NicrophorusconcolorKraatz和麻步甲CarabusbrandtibrandtiFaldermann，同心郭大灣村二等大針茅長芒草型的優(yōu)勢(shì)種為直角通緣步甲Pterostichusgebleri(Dejean)、麻步甲和強(qiáng)通緣步甲PterostichusvalidiorTschitschérine，同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅長芒草型的優(yōu)勢(shì)種為白星花金龜Protaetiabrevitarsis(Lewis)，彭陽羅洼鄉(xiāng)三等百里香長芒草型的優(yōu)勢(shì)種為麻步甲，彭陽孟塬鄉(xiāng)四等鐵桿蒿長芒草型的優(yōu)勢(shì)種為蒙古偽葬步甲Pseudotaphoxenusmongolicus(Jedlicka)；而海原月亮山四等茭蒿雜類草型7種42頭、海原南華山四等苔草雜類草型7種240頭及西吉紅耀鄉(xiāng)三等鐵桿蒿雜類草型8種50頭，甲蟲種類及數(shù)量較少(表2)。

2.2 寧夏溫性草原甲蟲多樣性分析

13種溫性草原型之間昆蟲群落指數(shù)存在一定差異(表3)。海原月亮山四等茭蒿、雜類草型集中性概率指數(shù)最大，為0.49，而其豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)均相對(duì)較小，分別為1.34、1.06和0.59，說明該區(qū)域昆蟲群落結(jié)構(gòu)變動(dòng)較大，害蟲發(fā)生潛在風(fēng)險(xiǎn)高；而同心張家山二等大針茅、長芒草型集中性概率指數(shù)最小，昆蟲多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)均最大，分別為2.15和0.90，豐富度指數(shù)也較高，為3.03，說明該區(qū)域昆蟲群落結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定；固原官廳三等長芒草型的豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)最高，分別為4.02、2.15；彭陽羅洼三等百里香、長芒草型豐富度指數(shù)最高，為4.02。

2.3 寧夏溫性草原甲蟲相似性分析

各個(gè)樣區(qū)雖都屬于溫性草原，但由于其屬于不同型及植被種類不同，導(dǎo)致其在昆蟲種類上存在很大差異，因此，各個(gè)樣區(qū)間昆蟲群落相似性均較低(表4)。其中，固原三營鎮(zhèn)三等長芒草大針茅型與同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅長芒草型、同心郭大灣村二等大針茅長芒草型相似性系數(shù)最高，為0.45，處于中等不相似水平(0.25≤q<0.50)，其次為同心郭大灣村二等大針茅長芒草型與同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅、長芒草型、同心張家山村二等大針茅長芒草型，相似性系數(shù)分別為0.43、0.41，均處于中等不相似水平(0

表3 溫性草原不同草原型甲蟲多樣性分析

2.4 寧夏溫性草原指示甲蟲分析

部分甲蟲可作為溫性草原不同類型的監(jiān)測(cè)類型，如麻步甲、強(qiáng)通緣步甲和直角通緣步甲3種步甲可作為同心郭大灣村二等大針茅長芒草型的監(jiān)測(cè)昆蟲，直角通緣步甲和鈍齒琵甲2個(gè)種可作為固原甘城鄉(xiāng)三等長芒草型的監(jiān)測(cè)昆蟲，甘肅大步甲和暗星步甲2種步甲可作為海原南華山四等苔草雜類草型的監(jiān)測(cè)昆蟲；圓胸高鱉甲HypsosomarotundicolleRen & Zheng和彎齒琵甲Blaps(Blaps)femoralisfemoralis(Fischer & Waldheim, 1844)分別可作為彭陽孟塬鄉(xiāng)四等鐵桿蒿長芒草型和海原嵩川鄉(xiāng)三等苔草雜類草型的指示類群(表5)。

3 結(jié)論與討論

植被的不同導(dǎo)致生活在其中的昆蟲類群存在差異，而這種差異一方面反映了昆蟲對(duì)生境變化的響應(yīng)，也反映了生物群落中物種之間相互關(guān)系的變化。本文通過對(duì)寧夏溫性草原13種草原型甲蟲的采集與鑒定初步得知。在種類分布上，固原官廳鄉(xiāng)三等長芒草型22種144頭、同心郭大灣村二等大針茅長芒草型21種245頭、同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅長芒草型21種151頭、彭陽羅洼鄉(xiāng)三等百里香長芒草型21種104頭、彭陽孟塬鄉(xiāng)四等鐵桿蒿長芒草型17種110頭，種類及數(shù)量相對(duì)較多，而海原月亮山四等茭蒿雜類草型7種42頭、海原南華山四等苔草雜類草型7種24頭及西吉紅耀鄉(xiāng)三等鐵桿蒿雜類草型8種50頭，種類及數(shù)量均較少。這種分布方式與昆蟲所處生境的植被、土壤以及降水量有一定的關(guān)系。

多樣性指數(shù)分析表明，寧夏溫性草原13種草原型中，海原月亮山四等茭蒿、雜類草型集中性概率指數(shù)最大，同心張家山村二等大針茅長芒草型多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)均最大，固原官廳鄉(xiāng)三等長芒草型的豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)最高，彭陽羅洼鄉(xiāng)三等百里香、長芒草型豐富度指數(shù)最高；固原三營鎮(zhèn)三等長芒草大針茅型與同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅長芒草型、同心郭大灣村二等大針茅長芒草型相似性系數(shù)最高，處于中等不相似水平(0.25≤q<0.50)，其次為同心郭大灣村二等大針茅長芒草型與同心張家塬鄉(xiāng)四等大針茅、長芒草型、同心張家山村二等大針茅長芒草型，相似性系數(shù)分別為0.43、0.41，均處于中等不相似水平(0

甲蟲對(duì)環(huán)境指示值大小計(jì)算表明，圓胸高鱉甲和彎齒琵甲分別可作為彭陽孟塬鄉(xiāng)四等鐵桿蒿長芒草型和海原嵩川鄉(xiāng)三等苔草雜類草型的指示物種，相關(guān)步甲可作為其它溫性草原型監(jiān)測(cè)類群。

本文研究了寧夏不同地區(qū)13種溫性草原型的甲蟲種類、數(shù)量、分布、群落結(jié)構(gòu)及其對(duì)環(huán)境指示作用等方面。結(jié)果表明，不僅不同型等級(jí)間存在差異，而且同一型下等級(jí)間也存在差異。相關(guān)研究表明，影響甲蟲分布的因素很多，除植被之外，溫度、濕度、地表覆蓋物及演替階段等環(huán)境因素都已被證明可影響甲蟲分布(Jenningsetal., 1986; Epstein and Kulman, 1990)。因此，寧夏溫性草原不同型及等級(jí)間甲蟲分布存在差異的原因需進(jìn)一步分析研究。

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Preliminarystudiesonspeciesdiversityofbeetlesintemperategrasslandandtheirvalueasbioindicators

WEI Shu-Hua1, MA Lin-Jie1, BAI Ling2, ZHANG Kai-Yang4,ZHANG Rong1*, GAO Li-Yuan1, WANG Ying1, ZHU Meng-Meng1, HUANG Wen-Guang3

(1. Institute of Plant Protection, Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Yinchuan 750002, China; 2. Grassland Workstation of Ningxia, Yinchuan 750002, China; 3. Pinluo middle school, Pinluo 753405, Ningxia Province, China;4.College of Plant Protection China Agricultural University,Beijing 100193,China)

The investigation on species and distribution of beetles were carried out using pitfall traps and netting in 13 types of temperate grassland in Ningxia from July to August in 2016. During the field research, in total of 1591 beetles were collected, belonging to 58 species of 10 families. Of these beetles, six species dominated,Pterostichusgebleri(Dejean),CarabusbrandtibrandtiFaldermann,PseudotaphoxenusbrevipennisSemenov,CarabusgansuensisgansuensisSemenov,Calosoma(Charmosta)lugensChaudoir andPseudotaphoxenusmongolicus(Jedlicka) accounting for 23.69%, 9.68%, 9.05%, 8.61%, 8.30% and 6.28% of the total, respectively. There were more species and quantities in the third gradeStipabungeanaTrin. type of Guanting town of Guyuan city, the second gradeStipagrandisP. Smirn andStipabungeanatype of Guodawan village of Tongxing county, the fourth gradeS.grandisandS.bungeanatype of Zhangjiayuan town of Tongxing county, the third gradeThymusmongolicausandS.bungeanatype of Luowa town of Pengyang county and the fourth gradeArtemisiagmeliniiandS.bungeanatype of Mengyuan town of Pengyang county. Diversity analysis showed that concentration probability index of beetles was maximum in the fourth grade Carexspp. and miscellaneous grass type of moon mountain of Haiyuan county. The diversity and evenness indexes of beetles were the highest in the second gradeS.grandisaddS.bungeanatype of Zhangjiashan village of Tongxing county. There were biggest richness index in the third gradeS.bungeanatype of Guanting town of Guyuan city. There were maximum similarity coefficient among the thirdS.bungeanaandS.grandistype of Sanying town of Guyuan city, the fourth gradeS.grandisandS.bungeanatype of Zhangjiayuan town of Tongxing county and the second gradeS.grandisandS.bungeanatype of Guodawan village of Tongxing county. Using the indicator-value method to analysis species as an indicator of habitat, the results showed thatHypsosomarotundicolleFairmaire andBlaps(Blaps)femoralisfemoralis(Fischer von Waldheim) were respectively indicators of the fourth gradeA.gmeliniiandS.bungeanatype of Mengyuan town of Pengyang county and the third gradecarexand miscellaneous grass type of Songchuan village of Haiyuan county.

Beetles; temperate grassland; diversity analysis; bioindicator

魏淑花，馬林杰，白玲,等.寧夏溫性草原甲蟲多樣性及其對(duì)環(huán)境指示作用的初步研究[J].環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2017,39(6):1287-1298.

Q969

A

1674-0858(2017)06-1287-12

一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展科技創(chuàng)新示范項(xiàng)目課題三(NKYZ-16-1003)；寧夏自然科學(xué)基金(NZ15110)

魏淑花，女，1980年生，寧夏同心人，碩士，副研究員，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)昆蟲與害蟲防治研究，E-mail：weishuhua666@163.com

*通訊作者Author for correspondence, E-mail: yczhrnx@163.com

Received: 2017-07-27; 接受日期Accepted: 2017-10-30