白術(shù)田昆蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)及多樣性研究

張明潔，路淑娟，王紹敏，王付彬，郭文秀，于毅

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/山東省植物病毒學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100；2.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100；3.濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)寧 272031）

白術(shù)（Atractylodes macrocephala）又名于術(shù)、冬術(shù)、浙術(shù)，為菊科（Asteraceae）蒼術(shù)屬（Atractylode s）多年生草本植物［1］，喜涼爽氣候，怕高溫高濕［2］。白術(shù)作為一味傳統(tǒng)中藥，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，被列為上品［3］，性溫、味甘、微苦，具有健脾益氣、燥濕利水、止汗、安胎等功效［4］?，F(xiàn)代研究表明，白術(shù)在抗衰老、抗腫瘤、抗炎、調(diào)節(jié)胃腸功能、抗老年癡呆等方面亦具有一定的藥理作用［5-7］。

中藥材是中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是中國(guó)的戰(zhàn)略性資源［8］。隨著生活質(zhì)量的提高，人們的健康意識(shí)也在不斷增強(qiáng)，中醫(yī)藥受到廣泛關(guān)注，中藥材的種植也隨之成為重點(diǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目之一［9］。白術(shù)作為全國(guó)中藥材市場(chǎng)上常用大宗藥材品種，因其自身的藥用價(jià)值與種植優(yōu)勢(shì)，多年來(lái)暢銷(xiāo)于市，是不可代替的一味藥材，占據(jù)著獨(dú)特地位［10］。目前關(guān)于白術(shù)的研究主要集中在有效成分提取與合成［11］及其藥理作用方面［12-14］，而關(guān)于白術(shù)種植過(guò)程中的昆蟲(chóng)群落研究還未見(jiàn)報(bào)道。昆蟲(chóng)作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，研究其群落結(jié)構(gòu)及其多樣性不僅能探究昆蟲(chóng)群落的自我平衡調(diào)節(jié)能力，還可對(duì)害蟲(chóng)的暴發(fā)成災(zāi)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警［15，16］。因此，掌握白術(shù)田昆蟲(chóng)群落及多樣性，有助于了解白術(shù)田昆蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律與動(dòng)態(tài)，制定科學(xué)有效的害蟲(chóng)防控措施，為白術(shù)的科學(xué)種植提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地點(diǎn)和時(shí)間

本試驗(yàn)于山東省濟(jì)寧市高新區(qū)接莊鎮(zhèn)福銘祥中藥材種植產(chǎn)業(yè)園（35°20′50″N，116°43′25″E）進(jìn)行。白術(shù)種植時(shí)間為2019年5月，種植面積130公頃，常規(guī)管理，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中不噴施任何殺蟲(chóng)劑。

1.2 調(diào)查方法

試驗(yàn)采取馬來(lái)氏網(wǎng)取樣法收集白術(shù)田昆蟲(chóng)［17］。利用昆蟲(chóng)自然遷徙的習(xí)性，昆蟲(chóng)飛行碰到黑色阻隔篩網(wǎng)后一直向上飛行，飛至最高點(diǎn)會(huì)順著進(jìn)口進(jìn)入收集瓶［18］。選取通風(fēng)且陽(yáng)光充足的白術(shù)田核心區(qū)安放馬來(lái)氏網(wǎng)（中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所提供），用固定繩索拉緊馬來(lái)氏網(wǎng)的各個(gè)網(wǎng)面，使網(wǎng)脊的傾斜角度在35°～45°。為便于爬行類(lèi)昆蟲(chóng)的收集，中間的黑色阻隔篩網(wǎng)與地面之間避免出現(xiàn)縫隙［19］。收集自5月5日開(kāi)始，每7～10 d收集一次，至白術(shù)采收期10月20日為止。收集完成后，剔除雜物，用80%乙醇保存，然后進(jìn)行鑒定、計(jì)數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

白術(shù)田昆蟲(chóng)群落多樣性以科為單位，計(jì)算相關(guān)參數(shù)［20］。計(jì)算公式如下：群落豐富度（N）為昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)；Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）＝-為第i科的個(gè)體總數(shù)（Ni）占昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)（N）的比例，S為群落中的科數(shù)；豐盛度指數(shù)（d）＝（S-1）/lnN；Pielou均勻度指數(shù)（J）＝H′/Hmax＝H′/ln S，Hmax為H′的最大理論值，即假定群落內(nèi)各個(gè)物種均以相同比例存在時(shí)的H′值；Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（C）

2 結(jié)果與分析

2.1 白術(shù)田昆蟲(chóng)群落組成

白術(shù)田生長(zhǎng)期共收集到昆蟲(chóng)9 543頭，隸屬于膜翅目（Hymenoptera）、雙翅目（Diptera）、半翅目（Hemiptera）、鱗翅目（Lepidoptera）、鞘翅目（Coleoptera）、脈翅目（Neuroptera）、革翅目（Dermaptera）共7目，其中雙翅目、膜翅目、半翅目為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量分別為5 838、2 035、1 335頭，占昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)的61.18%、21.32%、13.99%。鱗翅目與鞘翅目昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量占昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)的比例均低于10%，脈翅目與革翅目的昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量所占比例不足1%。

昆蟲(chóng)群落組成如表1所示，加上革翅目蠼螋科（Forficulidae）、脈翅目草蛉科（Chrysopidae），共60科。雙翅目的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為蠅科（Muscidae）、搖蚊科（Chironomidae）、水虻科（Stratiomyidae），其昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量分別占雙翅目昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)的30.97%、18.40%、10.84%。膜翅目的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為繭蜂科（Braconidae）、姬蜂科（Ichneumonidae）、姬小蜂科（Eulophidae），其昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量分別占膜翅目昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)的40.93%、33.96%、12.48%。半翅目的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為葉蟬科（Cicadellidae）、蚜總科（Aphididae）、粉虱科（Aleyrodidae），其昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量分別占半翅目昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)的49.81%、24.87%、14.01%。鱗翅目的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為菜蛾科（Plutellidae）、夜蛾科（Noctuidae），其昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量分別占鱗翅目昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)的47.78%、35.00%。鞘翅目的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為葉甲科（Chrysomelidae）、瓢蟲(chóng)科（Coccinellidae），昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量分別占鞘翅目昆蟲(chóng)個(gè)體總數(shù)的46.15%、41.96%。

表1 白術(shù)田昆蟲(chóng)群落組成

2.2 白術(shù)田昆蟲(chóng)群落時(shí)間動(dòng)態(tài)

如圖1所示，不同類(lèi)群的發(fā)生動(dòng)態(tài)有所不同，但主要集中于6月中旬到7月。其中，蠅科昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量相較而言整體處于較高水平，在整個(gè)生長(zhǎng)期出現(xiàn)四個(gè)小高峰，分別為5月12日、6月30日、7月21日、8月25日。搖蚊科昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量在6月30日呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，7月7日達(dá)到高峰，蟲(chóng)口數(shù)量達(dá)654頭，此后發(fā)生數(shù)量直線(xiàn)下降。水虻科昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量在6月中旬與7月中旬居多；繭蜂科昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量在6月23日開(kāi)始增長(zhǎng)，7月14日達(dá)到最高水平；姬蜂科昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量在5月19日出現(xiàn)高峰期，此后保持穩(wěn)定水平；姬小蜂科昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量在5月12日出現(xiàn)高峰期；葉蟬科昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量在7月7日出現(xiàn)高峰期，7月份個(gè)體數(shù)量最多；蚜總科昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量在5月5日出現(xiàn)高峰期，此后一直處在較低水平。

圖1 白術(shù)田主要昆蟲(chóng)類(lèi)群的動(dòng)態(tài)變化

在白術(shù)生長(zhǎng)期內(nèi)，昆蟲(chóng)群落豐富度（N）呈現(xiàn)“降-升-降”的變化趨勢(shì)，7—8月處于較高水平（圖2）。昆蟲(chóng)群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）除5月19日（0.9782）及8月25日（0.5790）較低外，其他時(shí)間水平相對(duì)較高，且變化較為穩(wěn)定（1.1591～2.5165）（圖3）。昆蟲(chóng)群落豐盛度指數(shù)（d）除5月19日較低（1.3746）外，其他時(shí)間維持在較高水平（1.8855～4.2128）（圖4）。昆蟲(chóng)群落Pielou均勻度指數(shù)（J）除8月25日較低外，整個(gè)生長(zhǎng)期均較穩(wěn)定（圖5）。昆蟲(chóng)Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（C）在5月12日、5月19日、7月7日及10月20日較為明顯（0.4039～0.5692），其他時(shí)間優(yōu)勢(shì)度不明顯（≤0.4039）（圖6）。

圖2 白術(shù)田生長(zhǎng)期內(nèi)昆蟲(chóng)群落豐富度（N）時(shí)間動(dòng)態(tài)

圖3 白術(shù)田生長(zhǎng)期內(nèi)昆蟲(chóng)群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）時(shí)間動(dòng)態(tài)

圖4 白術(shù)田生長(zhǎng)期內(nèi)昆蟲(chóng)群落豐盛度指數(shù)（d）時(shí)間動(dòng)態(tài)

圖5 白術(shù)田生長(zhǎng)花期內(nèi)昆蟲(chóng)群落Pielou均勻度指數(shù)（J）時(shí)間動(dòng)態(tài)

圖6 白術(shù)田生長(zhǎng)期內(nèi)昆蟲(chóng)群落Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（C）時(shí)間動(dòng)態(tài)

3 討論與結(jié)論

作為生態(tài)系統(tǒng)中的組成部分，昆蟲(chóng)群落對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性和生態(tài)平衡，促進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量流動(dòng)和信息傳輸具有重要作用［21］。本次研究共采集到昆蟲(chóng)標(biāo)本9 543頭，隸屬于7目共60科。白術(shù)田優(yōu)勢(shì)昆蟲(chóng)類(lèi)群（各目中數(shù)量占比＞10%）為蠅科、搖蚊科、水虻科、繭蜂科、姬蜂科、姬小蜂科、葉蟬科、蚜總科、粉虱科、菜蛾科、夜蛾科、葉甲科、瓢蟲(chóng)科，其中蠅科昆蟲(chóng)數(shù)量最多，葉蟬科、蚜總科、粉虱科、菜蛾科、夜蛾科是為害白術(shù)主要害蟲(chóng)，瓢蟲(chóng)科昆蟲(chóng)是白術(shù)田害蟲(chóng)的主要天敵。

在整個(gè)生長(zhǎng)期，白術(shù)田昆蟲(chóng)群落豐富度相對(duì)較高的時(shí)期集中在5月初及7—8月，5月初以蚜總科數(shù)量最多，表明白術(shù)田此時(shí)受蚜蟲(chóng)為害嚴(yán)重。7月正處于白術(shù)盛花期，此時(shí)以雙翅目中的蠅科、搖蚊科及膜翅目中的繭蜂科昆蟲(chóng)數(shù)量最多，膜翅目與雙翅目昆蟲(chóng)為植物的主要傳粉昆蟲(chóng)類(lèi)群［22，23］，在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中與植物形成穩(wěn)定的相互關(guān)系。不同植物的傳粉昆蟲(chóng)種類(lèi)存在較大差異，因此，我們推測(cè)，蠅科、搖蚊科及繭蜂科昆蟲(chóng)可能為白術(shù)的主要傳粉類(lèi)群，在白術(shù)開(kāi)花結(jié)籽階段起到重要作用。

昆蟲(chóng)群落是生態(tài)系統(tǒng)的反映。昆蟲(chóng)群落穩(wěn)定性高，表明具有較好的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量；昆蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定，蟲(chóng)害風(fēng)險(xiǎn)越高［19，24］。其發(fā)生與周?chē)h(huán)境、耕作制度、用藥情況及氣候有密切關(guān)系。在白術(shù)整個(gè)生長(zhǎng)期，昆蟲(chóng)種類(lèi)豐富，昆蟲(chóng)群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)維持在較高水平，Pielou均勻度指數(shù)總體平穩(wěn)，僅8月25日Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)相對(duì)較低，這主要與該時(shí)期蠅科等昆蟲(chóng)數(shù)量偏多而其他昆蟲(chóng)類(lèi)群數(shù)量相對(duì)較少有關(guān)。就整體而言，白術(shù)田昆蟲(chóng)種群結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。

本研究表明，白術(shù)田昆蟲(chóng)群落豐富，5月上旬蚜蟲(chóng)可能為白術(shù)田的主要害蟲(chóng)，雙翅目、膜翅目昆蟲(chóng)為白術(shù)田花期的優(yōu)勢(shì)昆蟲(chóng)類(lèi)群，對(duì)植物開(kāi)花結(jié)籽的作用極為重要［25］。明確白術(shù)的昆蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)，可為白術(shù)的科學(xué)種植與管理提供理論依據(jù)。