云南省綠春縣不同人工林樹棲螞蟻多樣性研究

劉 春，謝谷艾，熊彩云，涂業(yè)茍，金明霞，李 巧

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云南省綠春縣不同人工林樹棲螞蟻多樣性研究

劉 春1，謝谷艾2*，熊彩云2，涂業(yè)茍2，金明霞2，李 巧3

（1. 國營江西省新華林場，江西 安義 330500；2. 江西省林業(yè)科學(xué)院，江西 南昌 330013；3. 西南林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，云南 昆明 650000）

于2017年運(yùn)用陷阱法調(diào)查了云南省綠春縣的不同人工林（包括紫膠林Ⅰ、橡膠林Ⅱ和桉樹林Ⅲ）3個(gè)樣地的樹棲螞蟻群落。各個(gè)樣地共采集樹棲螞蟻4 989頭，隸屬4亞科17屬51種（包含2個(gè)未定種）。紫膠林樹棲螞蟻多度、物種豐富值和估計(jì)值在3個(gè)人工林樣地中最高，其次為桉樹林，均顯著大于橡膠林。各樣地樹棲螞蟻群落結(jié)構(gòu)相似性有差異。研究顯示：綠春縣樹棲螞蟻多樣性與人工林種類有密切關(guān)系，橡膠林的樹棲螞蟻多樣性相比紫膠林、桉樹林較低，不同人工林樹種以及人為干擾都會(huì)影響螞蟻多樣性，螞蟻多樣性對(duì)人類有潛在的利益，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)螞蟻多樣性的關(guān)注。

生物多樣性；樹棲螞蟻群落；指示生物；綠春縣

生物多樣性（biological diversity）是指在一定時(shí)間和一定地區(qū)所有生物（動(dòng)物、植物、微生物）物種及其遺傳變異和生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性總稱。生物多樣性是人類賴以生存的基礎(chǔ)，它在復(fù)雜的時(shí)空尺度上維持著生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行，支持著全人類最終所依賴的所有尺度上的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。螞蟻種群數(shù)量龐大，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用。螞蟻可以改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解，有著與蚯蚓同樣重要的作用[1]。螞蟻是生物多樣性的重要組成部分，其在分解有機(jī)質(zhì)、幫助植物授粉、傳播植物種子、防治害蟲和提高土壤肥力等方面發(fā)揮重要作用，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生顯著的影響[2]。

樹棲螞蟻包括了大部分喜歡樹上活動(dòng)的種類，由于樹棲螞蟻容易采集，具有相對(duì)穩(wěn)定、適度的多樣性以及對(duì)氣候、小氣候條件的敏感性，被廣泛運(yùn)用于生物多樣性調(diào)查及監(jiān)測計(jì)劃，所以樹棲螞蟻是一類比較典型的快速評(píng)價(jià)當(dāng)?shù)厣锒鄻有缘睦ハx類群[3]。關(guān)于樹棲螞蟻的研究工作主要來自西方，在我國樹棲螞蟻的研究起步較晚。我國一些著名的蟻類學(xué)家先后報(bào)道了我國沿海、北京和東北的樹棲螞蟻。隨著時(shí)間的推移，知識(shí)的更新，越來越多的學(xué)者投入到樹棲螞蟻研究中來，也產(chǎn)生了越來越多的新認(rèn)識(shí)新發(fā)現(xiàn)[4]。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地自然概況

綠春縣位于云南省南部邊境，東臨元陽、金平兩縣，南與越南毗鄰，西南與江城縣接壤，西接墨江縣境，北與紅河縣相連。縣城距云南省會(huì)昆明市462 km，距個(gè)舊257 km。總面積3 096.86 km2，絕大部分是山地。由于這種地形地貌，綠春縣的生物多樣性相當(dāng)繁盛，該地樹棲螞蟻的多樣性的研究也越來越受到學(xué)者關(guān)注[5]。綠春縣境內(nèi)有許多人工林，包括紫膠林、桉樹林和橡膠林。本次研究在這3個(gè)人工林內(nèi)進(jìn)行采樣。

1.2 研究方法

對(duì)樹棲螞蟻抽樣方法主要有陷阱法、誘餌法等。本研究采用陷阱法收集樹棲螞蟻。陷阱法（pitfall trapping）即在調(diào)查樣地內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的陷阱，收集落入陷阱中的螞蟻，陷阱的分布多采用條狀或柵格狀，陷阱間距不少于10 m，每個(gè)樣地使用20個(gè)陷阱。陷阱設(shè)置5 d后，取出各陷阱中的螞蟻，采用50%的乙二醇保存螞蟻，防止標(biāo)本腐爛[6]。

1.2.1 不同人工林樣地設(shè)置 樣地選擇紫膠林、橡膠林和桉樹林3種人工林。每個(gè)人工林的樣地面積為100 m×200 m，每個(gè)樣地設(shè)置2條樣帶，用鐵絲把陷阱掛在人工林樹木枝干上，每條樣帶設(shè)置20個(gè)陷阱，每個(gè)樣地重復(fù)3次共設(shè)置120個(gè)陷阱。各樣地情況見表1。

1.2.2 標(biāo)本鑒定 將標(biāo)本從酒精中取出，置于濾紙上晾干，根據(jù)標(biāo)本個(gè)體大小，用厚白紙剪成小三角形，用四號(hào)針插上三角紙片，在紙尖蘸上適量膠水（膠的多少視標(biāo)本大小而定，以粘上標(biāo)本不溢為宜，過多會(huì)遮住一些特征對(duì)鑒定帶來困難），粘住蟲體的中、后足之間的腹面，背面朝上，頭向前，其右側(cè)對(duì)著昆蟲針。標(biāo)本整姿時(shí)，注意足要伸向斜下方，不要遮住身體側(cè)面，尤其是并腹胸和腹柄節(jié)。針插標(biāo)本制作好之后，移入密封、清潔、放有樟腦塊的標(biāo)本盒內(nèi)保存。根據(jù)形態(tài)分類學(xué)方法，依據(jù)《中國螞蟻》和《西雙版納自然保護(hù)區(qū)蟻科生物多樣性研究》對(duì)所有螞蟻標(biāo)本進(jìn)行分類鑒定到種[7]，對(duì)于不能鑒定到種的種類，作為形態(tài)種對(duì)待。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 （1）抽樣充分性判斷：利用EstimateS軟件計(jì)算物種累積曲線（species accumulation curves），并通過Excel進(jìn)行曲線的繪制；應(yīng)用ACE（abundance-base coverage estimator）方法對(duì)各樣地樹棲螞蟻物種豐富度進(jìn)行估計(jì)，比較物種豐富度值（物種實(shí)際值）與值（物種估計(jì)值）的相對(duì)大小。

（2）物種組成和相對(duì)多度：根據(jù)螞蟻種類鑒定結(jié)果整理出物種組成名錄，采用物種在樣本中出現(xiàn)的頻數(shù)來表示螞蟻相對(duì)多度[8]，以百分率>10%作為常見種的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

（3）物種多樣性：采用樹棲螞蟻多度（即個(gè)體數(shù)量）、物種豐富度及估計(jì)值來測定群落內(nèi)的物種多樣性，利用EstimateS軟件完成各項(xiàng)指數(shù)的計(jì)算。對(duì)個(gè)體數(shù)進(jìn)行平方根轉(zhuǎn)換，物種數(shù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，利用SPSS中的One-way ANOVA和對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

（4）群落相似性：運(yùn)用R分析軟件進(jìn)行主坐標(biāo)分析（PCoA，principal coordinate analysis）對(duì)各樣地螞蟻群落的物種組成進(jìn)行相似性比較。

（5）指示值分析和指示物種確定：利用R語言統(tǒng)計(jì)軟件中的Labdsv軟件包計(jì)算各物種的值，其計(jì)算公式是：ij=A×B；參考相關(guān)研究以值大于等于0.5作為標(biāo)準(zhǔn)確定指示物種。

2 結(jié)果與分析

2.1 物種組成和多度

本次調(diào)查共采集樹棲螞蟻4 989頭，隸屬4亞科17屬51種，見表2。

紫膠林共采集螞蟻2 573只，隸屬4亞科，17屬，36種。在紫膠林中作為常見種出現(xiàn)頻次較高的是白足狡臭蟻() ，尼科巴弓背蟻()，立毛舉腹蟻（），黑頭酸臭蟻（）。

橡膠林共采集螞蟻244只，隸屬3亞科，12屬，25種。在橡膠林中作為常見種出現(xiàn)頻次較高的是黑頭酸臭蟻（），黑腹細(xì)長蟻（sp.1），中華小家蟻（），費(fèi)氏盤腹蟻（）。

桉樹林共采集螞蟻1 992只，隸屬4亞科，18屬，37種。在桉樹林中作為常見種出現(xiàn)頻次較高的是立毛舉腹蟻（），扁平虹臭蟻（），巴瑞弓背蟻（），尼科巴弓背蟻()。

表2 不同人工林樹棲螞蟻常見種

2.2 抽樣充分性

3種類型樣地樹棲螞蟻物種累積曲線急劇上升后紫膠林、桉樹林趨于平緩，而橡膠林由于樣本數(shù)較少，趨勢不明顯。總體來看抽樣較充分（圖1）。其中紫膠林的物種數(shù)量最多，橡膠林的物種數(shù)量最少；紫膠林、橡膠林、桉樹林的實(shí)際物種數(shù)與的比值分別為69%、78%、75%。

圖1 基于個(gè)體數(shù)量的物種累積曲線

2.3 物種多樣性

不同類型樣地間樹棲螞蟻多樣性有差異，見表3。樹棲螞蟻多度由大到小排序?yàn)樽夏z林、桉樹林和橡膠林，紫膠林和桉樹林的多度明顯大于橡膠林。各樣地樹棲螞蟻物種豐富度值由大到小排序?yàn)樽夏z林、桉樹林和橡膠林。估計(jì)值由大到小排序?yàn)殍駱淞帧⒆夏z林和橡膠林。

表3 樹棲螞蟻多樣性多重比較

數(shù)據(jù)為Mean±，數(shù)據(jù)中標(biāo)有不同字母表示在<0.05水平上顯著

2.4 指示物種

各樣地指示物種組成有差異，僅紫膠林有指示物種，分別為立毛舉腹蟻（）和巴瑞弓背蟻（），見表4。

表4 紫膠林樹棲螞蟻群落指示物種分析

通過R語言labdsv軟件包的duleg功能進(jìn)行指示值計(jì)算，其公式為ij=A×B；是在1 000次重復(fù)基礎(chǔ)上得到的，僅列出具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的指示物種，以<0.5物種為指示物種

A1、A2、X1、X2、Z1、Z2表示不同類型的樣地及樣帶

2.5 群落相似性

各樣地樹棲螞蟻群落結(jié)構(gòu)相似性有差異（圖2）。桉樹林兩條樣帶距離較近，紫膠林兩條樣帶距離也較近，但橡膠林的兩條樣帶距離較遠(yuǎn)，說明桉樹林和紫膠林樣地的樣帶間相似性較高，而橡膠林樣地的兩條樣帶相似性較差；由PCoA圖還可以看出橡膠林樣地的樣帶2（X2）與桉樹林的兩條樣帶距離較近，說明橡膠林樣地的樣帶2（X2）與桉樹林相似性較高。總體來看，桉樹林、橡膠林和紫膠林3種類型樣地間的相似性較差。

3 小結(jié)與討論

3.1 小結(jié)

通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后得到：在紫膠林中作為常見種出現(xiàn)頻次較高的是白足狡臭蟻()，尼科巴弓背蟻()，立毛舉腹蟻（)，黑頭酸臭蟻（）。在橡膠林中作為常見種出現(xiàn)頻次較高的是黑頭酸臭蟻（），黑腹細(xì)長蟻(sp.1)，中華小家蟻（），費(fèi)氏盤腹蟻（）。在桉樹林中作為常見種出現(xiàn)頻次較高的是立毛舉腹蟻（），扁平虹臭蟻（），巴瑞弓背蟻（），尼科巴弓背蟻()。僅紫膠林有指示物種，分別為立毛舉腹蟻（）和巴瑞弓背蟻（），橡膠林和桉樹林中均無指示物種。

以上對(duì)樹棲螞蟻群落在不同人工林中的比較研究后發(fā)現(xiàn)，不同人工林中樹棲螞蟻多樣性存在差異，選擇作為指示生物的螞蟻物種也要根據(jù)不同人工林來確定。在紫膠林中選用立毛舉腹蟻（）和巴瑞弓背蟻（）作為指示生物是因?yàn)檫@兩種生物的多度最高，而在橡膠林中這兩種樹棲螞蟻的多度最少接近沒有，所以我將這兩種樹棲螞蟻?zhàn)鳛橹甘旧?，體現(xiàn)指示生物與人工林種類的相關(guān)性。

3種不同類型樣地間的樹棲螞蟻多樣性和群落結(jié)構(gòu)相似性差異性較大，而紫膠林樹棲螞蟻的多度，物種豐富度和值均高于其它兩種類型的樣地。主要原因可能是由于紫膠林中紫膠蟲分泌紫膠的同時(shí)，也分泌蜜露，這些蜜露吸引大量的螞蟻光顧[9-10]，并且紫膠林樹葉繁茂，埋陷阱時(shí)陷阱旁邊有蟻巢，從而導(dǎo)致紫膠林的樹棲螞蟻數(shù)量較大。而橡膠林的多樣性較低原因是橡膠林附近有當(dāng)?shù)鼐用竦淖≌藶榛顒?dòng)影響較大，環(huán)境容易遭受破壞，一些對(duì)環(huán)境敏感的物種不適應(yīng)在該環(huán)境中生存，樹棲螞蟻的生命活動(dòng)受到影響，所以樹棲螞蟻多樣性較低。桉樹林樹棲螞蟻多樣性也較高，原因是因?yàn)殍駱浞置诹颂厥獾臍馕段宋浵?，而且因?yàn)檫@個(gè)氣味桉樹林附近也沒有人類活動(dòng)、沒有居民住宅，從而導(dǎo)致桉樹林的樹棲螞蟻多樣性也較高[11]。

由于螞蟻屬社會(huì)性昆蟲，一旦某些種群數(shù)量龐大的種類成為優(yōu)勢種，由于優(yōu)勢度極其突出，多樣性指數(shù)受其影響反而比那些種類少而優(yōu)勢度不突出的群落要低得多。如紫膠林的豐富度遠(yuǎn)高于橡膠林的豐富度。評(píng)價(jià)樹棲螞蟻群落多樣性時(shí)，建議以物種豐富度作為主要指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合上述各多樣性指標(biāo)，綠春縣3種生境樹棲螞蟻群落多樣性的排序由大到小依次為：紫膠林、桉樹林和橡膠林。人工林內(nèi)樹木的繁茂情況排序也為：紫膠林、桉樹林和橡膠林。

3.2 討論

在多樣性最高的紫膠林中，筆者發(fā)現(xiàn)林中的農(nóng)林害蟲數(shù)量相當(dāng)稀少，而在多樣性最低的橡膠林中，農(nóng)林害蟲大量存在。反映出螞蟻在生態(tài)系統(tǒng)中有防治農(nóng)林害蟲的作用。因?yàn)槲浵伌嬖趧趧?dòng)分工，具有高度的組織性和集聚性，在蟻巢占領(lǐng)區(qū)內(nèi)可以徹底搜索害蟲，因而捕食行為非常有效[12]。

在多樣性最高的紫膠林中，筆者發(fā)現(xiàn)紫膠林中紫膠樹生長相對(duì)其他兩個(gè)人工林內(nèi)枝葉更為繁盛，而在多樣性最低的橡膠林中，橡膠樹枝葉較為稀疏。這反映出螞蟻具有分解有機(jī)質(zhì)，改良土壤，提高土壤肥力的作用。螞蟻可將動(dòng)、植物殘骸搬入巢中，與營巢時(shí)挖掘的泥土相混合，使巢中土壤的碳、磷、氮含量增加，形成土壤表面營養(yǎng)層，提高土壤肥力。

在當(dāng)今社會(huì)保護(hù)螞蟻多樣性是一個(gè)艱巨而有意義的任務(wù)，螞蟻多樣性的保護(hù)應(yīng)受到越來越廣泛的關(guān)注。另一方面，螞蟻?zhàn)鳛橹甘旧飳?duì)生物多樣性和環(huán)境變化的指示作用在我國還是一個(gè)摸索階段，要更加準(zhǔn)確科學(xué)的確定指示性物種，還要結(jié)合其生物學(xué)和社會(huì)結(jié)構(gòu)的研究，還需要更多科研工作者和愛好者共同努力，相信在不久的將來，螞蟻多樣性以及螞蟻?zhàn)鳛橹甘旧锏难芯繉?huì)得到越來越多的關(guān)注。

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Research about Diversity of Arboreal Ants in Different Plantations in Lvchun County

LIU Chun1, XIE Gu-ai2*, XIONG Cai-yun2, TU Ye-gou2, Jin Ming-xia2, LI Qiao3

（1. State-owned Xinhua Forest Farm, Anyi, Jiangxi 330500, China; 2. Jiangxi Academy of Forestry, Nanchang 330013, China；3. College of Foresty, Southwest Forestry University, Kunming, Yunnan 650000, China）

In2017, the trap method was used to survey the diversity of arboreal ants in different plantations in Lvchun County, Yunnan Province. 4 989 heads of ants from three types of plantations were collected, belonging to 4 subfamilies, 17 genera, 51 species (of which 2 were not identified).The abundance, species richness values andof lac forests ranked the No.1,the next was followed by those of rubberplantation.There were differences between the structure similarities of arboreal community. Research showed that: the ant diversity in Lvchun County was closely related to the plantation diversity, the arboreal ants diversity in rubberplantation was the lowest, human disturbance affected the composition of ant colonies, ants diversity had potential benefits for human beings. So, we should make our effects to enrich species of ants.

biodiversity; arboreal ant communities; biologicalindicator; Lvchun County

S759

A

2095-3704（2018）03-0225-05

2018-08-17

江西省林科院青年人才培養(yǎng)項(xiàng)目（2018521601）和江西省林科院項(xiàng)目（2016512501）

劉春（1975—），男，高級(jí)工程師，主要從事林場經(jīng)營管理、育苗營林造林和生態(tài)保護(hù)研究，18900790@qq.com；

謝谷艾，助理研究員，378269742@qq.com。

劉春, 謝谷艾, 熊彩云, 等.云南省綠春縣不同人工林樹棲螞蟻多樣性研究[J]. 生物災(zāi)害科學(xué), 2018, 41(3): 225-229.