3 種生境下空心蓮子草入侵對(duì)節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性的影響

從春蕾，羅 瀟，劉天雷，張玉波，孫月華

（安順學(xué)院農(nóng)學(xué)院，貴州省昆蟲信息系統(tǒng)與資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 安順 561000）

空心蓮子草（Alternanthera philoxeroides）為莧科蓮子草屬多年生草本植物，原產(chǎn)于南美洲[1]，因其生存能力強(qiáng)，適應(yīng)范圍廣，生長繁殖快，人為引種更促使其滋生蔓延[2-4]，是世界十大惡性入侵雜草之一，在我國已有廣泛分布，其暴發(fā)成災(zāi)給我國造成巨大的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)損失[5-6]。隨著空心蓮子草與周圍環(huán)境及環(huán)境中其他物種長期的適應(yīng)與競(jìng)爭(zhēng)，某些自然因素如植食類昆蟲會(huì)逐步發(fā)揮對(duì)空心蓮子草的控制作用。近期關(guān)于空心蓮子草的研究主要集中在種間競(jìng)爭(zhēng)力、與天敵昆蟲互作關(guān)系、群落物種結(jié)構(gòu)等方面[7-9]。關(guān)于不同生境中空心蓮子草對(duì)節(jié)肢動(dòng)物物種組成及其不同生境中的分布特征未見相關(guān)報(bào)道。

安順市位于貴州省中西部、云貴高原東部，地處東經(jīng)105°13′～106°34′、北緯25°21′～26°38′之間；全境海拔高度在560～1 694 m 之間，平均海拔高度在 1 102～1 500 m 之間，屬典型的喀斯特地貌。該地氣候?qū)俚湫偷母咴蛠啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤性山岳氣候，年平均降雨量1 360 mm，年平均相對(duì)濕度80%，年平均風(fēng)速2.4 m/s；夏季平均日照只有4～5 h/d，年平均氣溫14℃，歷史最高氣溫34.3℃，最低氣溫-7.6℃。由于境內(nèi)海拔差異較大，氣候差異明顯，溫度適宜，雨水充足，水資源豐富，適宜多種動(dòng)植物生長，也為空心蓮子草的入侵提供了良好的環(huán)境條件。

筆者在安順地區(qū)選擇空心蓮子草主要入侵地中具有代表性的撂荒地、沼澤地和耕地，對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)中節(jié)肢動(dòng)物群落組成特點(diǎn)和多樣性差異進(jìn)行了調(diào)查和分析，探究3 種生境下空心蓮子入侵后節(jié)肢動(dòng)物的分布規(guī)律與特點(diǎn)，以期為安順地區(qū)生物多樣性保護(hù)提供 依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣方法

于2015 年7 月10 日至8 月15 日（為期35 d）選 擇安順市區(qū)以及周邊縣城（平壩、普定、關(guān)嶺、鎮(zhèn)寧） 空心蓮子草主要入侵的撂荒地、沼澤地和耕地3 種不同生境進(jìn)行調(diào)查，樣地信息見表1。在3 種不同生境內(nèi)選擇典型樣方，樣方大小為2 m×2 m，采用掃網(wǎng)法對(duì)節(jié)肢動(dòng)物群落進(jìn)行調(diào)查，每個(gè)樣方使用柄長2 m、口徑為40 cm 的捕蟲網(wǎng)來回掃20 下，然后收集網(wǎng)內(nèi)所有的節(jié)肢動(dòng)物，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鑒定。節(jié)肢動(dòng)物的分類鑒定參照昆蟲分目檢索表和相關(guān)昆蟲分類書籍[10-11]進(jìn)行。

表1 樣地信息

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

每個(gè)樣方內(nèi)節(jié)肢動(dòng)物的豐富度指數(shù)（dma）采用Margalef 指數(shù)計(jì)算，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（D）采用Simpson指數(shù)計(jì)算，多樣性指數(shù)（H）采用Shannon-Wiener 指數(shù)計(jì)算，均勻度指數(shù)（J）采用Pielou 指數(shù)計(jì)算，見公式（1）～（4）。

式中，S 為物種數(shù)（個(gè)），N 為個(gè)體總數(shù)（個(gè)），Ni為第i 個(gè)類群個(gè)體數(shù)（個(gè)）。

采用單因素方差t 檢驗(yàn)及多重比較分析不同生境下節(jié)肢動(dòng)物的物種數(shù)、個(gè)體數(shù)量的差異。用SPSS 19.0 對(duì)野外調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的分析和處理，用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種生境中節(jié)肢動(dòng)物群落的總體特征

由表2 可知，在3 種不同生境的空心蓮子草群落內(nèi)共采集節(jié)肢動(dòng)物5 068 頭，其中優(yōu)勢(shì)種群主要集中在雙翅目和蜘蛛目，占節(jié)肢動(dòng)物總數(shù)的56.02%；常見類群主要集中在直翅目、膜翅目和鞘翅目這3 個(gè)目，占總數(shù)的35.53%；稀有類群主要有半翅目、同翅目和蜻蜓目這3 個(gè)目，占總數(shù)的8.45%。從表2 中還可以看出，撂荒地的節(jié)肢動(dòng)物數(shù)量最多，包含7 個(gè)目，共計(jì)1 834 頭，占總數(shù)的36.19%；沼澤地的節(jié)肢動(dòng)物分屬8 個(gè)目，共計(jì)1 707 頭，占總數(shù)的33.68%；耕地的節(jié)肢動(dòng)物數(shù)量最少，分屬8 個(gè)目，共計(jì)l 527 頭，占總數(shù)的30.13%。從不同生境類型中的優(yōu)勢(shì)類群來看，3 種生境下均以雙翅目的個(gè)體密度最高，占比為25.95%～39.84%。

2.2 3 種生境中節(jié)肢動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)類群

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，3 種生境下雙翅目和蜘蛛目均為優(yōu)勢(shì)類群。由表3可知，雙翅目在沼澤地中的個(gè)體數(shù)量最多，耕地中的雙翅目數(shù)量也較多，二者差異不大，均顯著高于撂荒地的雙翅目數(shù)量（P ＜0.05）；蜘蛛目在撂荒地中的個(gè)體數(shù)量最多，其次是沼澤地，二者差異不顯著，但均顯著高于耕地的蜘蛛目數(shù)量（P ＜0.05）。這可能與耕地中人類活動(dòng)最多有關(guān)。

表2 3 種生境下節(jié)肢動(dòng)物的群落組成

表3 3 種生境下節(jié)肢動(dòng)物優(yōu)勢(shì)類群比較

2.3 3 種生境中節(jié)肢動(dòng)物的多樣性特征

如圖1 所示，3 種生境下節(jié)肢動(dòng)物以撂荒地個(gè)體數(shù)量最多，其次是沼澤地，二者差異不顯著，耕地中的節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體數(shù)量最少，顯著低于撂荒地和沼澤地的（P ＜0.05）。

圖1 3 種生境下節(jié)肢動(dòng)物群落個(gè)體總數(shù)

如圖2 所示，對(duì)3 種生境中節(jié)肢動(dòng)物多樣性特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)物種豐富度指數(shù)以耕地最高，耕地、撂荒地的物種豐富度指數(shù)顯著高于沼澤地的（P ＜ 0.05）；沼澤地的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)最高，與撂荒地、耕地的差異顯著（P ＜0.05）；撂荒地的節(jié)肢動(dòng)物多樣性指數(shù)最高，沼澤地的最低，撂荒地與耕地之間的差異不顯著，但二者顯著高于沼澤地（P ＜0.05）；均勻度指數(shù)以耕地最高，沼澤地最低，耕地與撂荒地之間差異不顯著，但二者顯著高于沼澤地（P ＜0.05）。

圖2 3 種生境下節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性指數(shù)

3 討 論

調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，安順市空心蓮子草入侵的3 種生境中，撂荒地和沼澤地2 類生境下的空心蓮子草入侵程度高，相比之下耕地中的空心蓮子草較少。在3種生境的空心蓮子草群落內(nèi)共采集節(jié)肢動(dòng)物5 068 頭，無論是個(gè)體數(shù)量上還是種類組成上，3 種生境中空心蓮子草入侵地表的節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)組成都存在一定程度的差異。但將沼澤地（水生空心蓮子草）和撂荒地、耕地（陸生空心蓮子草）這2 類生境中的節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，水生空心蓮子草與陸生空心蓮子草生態(tài)群落中的節(jié)肢動(dòng)物種類和個(gè)體數(shù)量無明顯差異。李倬鍇等[12]對(duì)水、陸空心蓮子草中的昆蟲種類進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)水、陸空心蓮子草中的昆蟲種類無明顯差異。這與筆者的研究結(jié)果相似。

生物多樣性指數(shù)不但可以反映生物群落中物種的富集程度、變異程度和均勻度，還可以從不同程度反映生物群落發(fā)展情況以及地理和自然環(huán)境條件的差 異[13]。節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)組成會(huì)隨著空心蓮子草入侵生境的不同而發(fā)生改變，節(jié)肢動(dòng)物在不同生境中的生物多樣性也會(huì)存在差異。此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，物種豐富度指數(shù)：耕地＞撂荒地＞沼澤地；物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù)：沼澤地＞耕地＞撂荒地；物種多樣性指數(shù)：撂荒地＞耕地＞沼澤地；物種均勻度指數(shù)：耕地＞撂荒地＞沼澤地。沼澤地中其他植物類群稀少，空心蓮子草在生態(tài)群落中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這導(dǎo)致植食類昆蟲的食物來源不足，使得其他植食類昆蟲的種類和數(shù)量減少，因此沼澤地中節(jié)肢動(dòng)物的個(gè)體數(shù)量、多樣性及豐富度也會(huì)隨之降低。耕地中的節(jié)肢動(dòng)物，有周邊林木、果園、農(nóng)作物等其他植物類群為其提供必須的食物和棲息場(chǎng)所，因此該類生境中節(jié)肢動(dòng)物的豐富度和均勻度相對(duì)高于沼澤地；但耕地中空心蓮子草群落作為一個(gè)臨時(shí)棲息場(chǎng)所并不是節(jié)肢動(dòng)物長期賴以生活的環(huán)境，因此該類生境中節(jié)肢動(dòng)物的個(gè)體數(shù)量也相對(duì)較低。撂荒地中雖然空心蓮子草也占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但由于撂荒地中植物的光照時(shí)間相對(duì)較長，光照面積相對(duì)較大，所以植物數(shù)量和種類比另外2 類生境多，為節(jié)肢動(dòng)物的生存提供了良好的生存條件，因此撂荒地這類生境中節(jié)肢動(dòng)物的數(shù)量最多。綜上所述，空心蓮子草的分布對(duì)3 種生境類型節(jié)肢動(dòng)物的多樣性有著明顯的抑制作用。這與亓東明[14]關(guān)于紫莖澤蘭的分布對(duì)不同林分類型下節(jié)肢動(dòng)物的多樣性有著明顯的抑制作用的研究結(jié)果 一致。

物種群落的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)在一定程度上還可以反映群落的相對(duì)穩(wěn)定性[15]。撂荒地和耕地中節(jié)肢動(dòng)物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均高于沼澤地，說明撂荒地和耕地這2 種生境中物種數(shù)量多，而且分布比較均勻。經(jīng)過物種之間長期的競(jìng)爭(zhēng)和適應(yīng)，撂荒地和耕地中節(jié)肢動(dòng)物群落的穩(wěn)定性也相對(duì)高于沼澤地。因此，當(dāng)發(fā)生空心蓮子草入侵事件時(shí)，沼澤地中生態(tài)群落的穩(wěn)定性在一定程度上要差于撂荒地和耕地。