山東臨沂地區(qū)太子參田昆蟲群落結(jié)構(gòu)研究

路淑娟，張明潔，丁文靜，劉巖，門興元，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.臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 臨沂 276012；3.山東中醫(yī)藥高等專科學(xué)校，山東 煙臺 264199）

太子參（Pseudostellaria heterophylla）學(xué)名異葉假繁縷，又叫孩兒參、童參，為石竹科（Caryophyllaceae）太子參屬（Pseudostellaria）多年生草本植物，其根紡錘形，以干燥塊根入藥［1］，包含的化學(xué)成分主要為氨基酸類、糖類、核苷類、磷脂類等［2］，具抗氧化、降血脂和血糖、腎臟及心肌保護(hù)、免疫調(diào)節(jié)等功效［3］。

近年來，隨著太子參市場需求量的不斷增加，野生資源逐漸減少，現(xiàn)主要依靠人工栽培供應(yīng)。太子參主要產(chǎn)區(qū)有貴州、福建、江蘇、山東、安徽等地［4］，種植太子參已經(jīng)成為廣大農(nóng)民增收的一條重要途徑。隨著太子參人工栽培面積逐漸增大，病蟲害也呈加重趨勢［5］。目前關(guān)于太子參的相關(guān)研究主要集中于化學(xué)成分［2，6］、藥理作用［7］、有效成分提?。?，9］等方面，但對于太子參田病蟲害的相關(guān)研究還未見報道。

在生態(tài)系統(tǒng)中昆蟲是重要的組成部分，研究昆蟲群落結(jié)構(gòu)多樣性能夠揭示昆蟲群落自我平衡調(diào)節(jié)能力和預(yù)測害蟲種群能否暴發(fā)成災(zāi)［10］。因此，本試驗(yàn)對太子參田昆蟲群落結(jié)構(gòu)及多樣性進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，以期掌握其活動規(guī)律及發(fā)生高峰期，分析蟲害發(fā)生的原因，從而制定科學(xué)有效的防治措施，為太子參的種植和生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及時間

本試驗(yàn)在山東省臨沂市郯城縣馬欄山景區(qū)集子村馬陵山（34°44′43″N，118°29′47″E）進(jìn)行，太子參種植時間為2018年11月下旬，種植面積20 hm2。常規(guī)管理，整個生長期不使用任何殺蟲劑。

1.2 調(diào)查方法

采取馬來氏網(wǎng)取樣法對太子參田昆蟲群落進(jìn)行調(diào)查。將馬來氏網(wǎng)（中國科學(xué)院動物研究所提供）放置于太子參田核心區(qū)域（陽光充足且通風(fēng)），采用固定繩索拉緊，保持各網(wǎng)面抻平繃緊；網(wǎng)脊的傾斜角度35°～45°［11］，黑色阻隔篩網(wǎng)與地面無縫隙，以便于爬行類昆蟲的收集［12］。昆蟲群落收集自太子參始花期（2019年4月5日）開始，每7～10天收集一次，至太子參收獲（6月28日）為止。收集到的昆蟲放于自封袋中，做好標(biāo)記，用冰袋冷凍保存，攜回室內(nèi)后，除去雜物，在體視鏡下根據(jù)昆蟲形態(tài)特征進(jìn)行分類、鑒定并進(jìn)行統(tǒng)計。常見者盡可能鑒定到種，其他鑒定至科。

1.3 數(shù)據(jù)分析

太子參田昆蟲群落多樣性以科為單位，參照丁巖欽［13］的方法計算有關(guān)參數(shù)，相關(guān)計算公式如下：豐盛度（N）為昆蟲個體總數(shù)；Shannon-Wiener多樣性指數(shù)為第i科的個體總數(shù)（Ni）占昆蟲個體總數(shù)（N）的比例，S為群落中的科數(shù)；豐富度指數(shù)（d）=（S-1）/lnN；Pielou均勻度指數(shù)（J）=H′/Hmax=H′/lnS，H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)，Hmax為H′的最大理論值，即假定群落內(nèi)各個物種均以相同比例存在時的H′值；Simpson優(yōu)勢度指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 太子參田昆蟲群落結(jié)構(gòu)

太子參花期到收獲期共收集到昆蟲6 377頭，隸屬7目，分別為雙翅目（Diptera）、膜翅目（Hymenoptera）、半 翅 目 （Hemiptera）、鱗 翅 目（Lepidoptera）、鞘翅目（Coleoptera）、脈翅目（Neuroptera）、蜻蜓目（Odonata），其中優(yōu)勢類群為雙翅目和膜翅目，昆蟲個體數(shù)量分別為5 107頭和679頭，分別占昆蟲個體總數(shù)的80.08%和10.65%。半翅目、鱗翅目與鞘翅目的昆蟲個體數(shù)量占昆蟲個體總數(shù)的比例均低于10%，脈翅目與蜻蜓目的昆蟲個體數(shù)量均不足10頭，所占比例不足1%。

昆蟲群落組成如表1所示，另有脈翅目草蛉科（Chrysopidae）、蜻蜓目蟌科（Coenagrionidae），共計62科。雙翅目的優(yōu)勢類群為搖蚊科（Chironomidae）、麻蠅科（Sarcophagidae），昆蟲個體數(shù)量分別占雙翅目昆蟲個體總數(shù)的47.86%和10.06%，其余各科昆蟲個體數(shù)量占比均低于10.00%。膜翅目的優(yōu)勢類群為姬蜂科（Ichneumonoidea）、姬小蜂科（Eulophidae），昆蟲個體數(shù)量分別占膜翅目昆蟲個體總數(shù)的62.89% 和18.85%。半翅目的優(yōu)勢類群為葉蟬科（Cicadellidae）、蚜總科（Aphidoidea），昆蟲個體數(shù)量分別占半翅目昆蟲個體總數(shù)的50.14%和40.82%。鞘翅目的優(yōu)勢類群為瓢蟲科（Coccinellidae）、金龜科（Scarabaeidae）、葉甲科（Chrysomelidae）、步甲科（Carabidae），昆蟲個體數(shù)量分別占鞘翅目昆蟲個體總數(shù)的30.33%、18.85%、16.39%、12.30%。鱗翅目的優(yōu)勢類群為菜蛾科（Plutellidae）、夜蛾科（Noctuidae）、粉蝶科（Pieridae），昆蟲個體數(shù)量分別占鱗翅目昆蟲個體總數(shù)的41.67%、23.96%、21.88%。

表1 太子參田昆蟲群落結(jié)構(gòu)

2.2 太子參田昆蟲群落時間動態(tài)

太子參田主要昆蟲類群的動態(tài)變化如圖1所示。搖蚊科數(shù)量相對較多，出現(xiàn)2個高峰期，分別在4月5日和4月24日，其中4月5日收集到的搖蚊科昆蟲數(shù)量最多，為985只；麻蠅科昆蟲個體數(shù)量也出現(xiàn)2個高峰期，分別在4月5日和6月28日；姬蜂科和姬小蜂科昆蟲個體數(shù)量均在6月5日達(dá)到最高峰；葉蟬科昆蟲個體數(shù)量在5月26日后處于相對穩(wěn)定狀態(tài)；蚜總科在5月15日昆蟲個體數(shù)量出現(xiàn)最高峰，此后處于較低水平。相對而言，姬小蜂科、葉蟬科、蚜總科昆蟲數(shù)量少且波動不大。

圖1 太子參田主要昆蟲類群動態(tài)變化

太子參田昆蟲群落豐盛度（圖2）出現(xiàn)較大波動，4月14日豐盛度最低，6月5日豐盛度最高。物種豐富度指數(shù)（圖3）維持在較高水平（0.7000～1.3444），除4月5日豐富度指數(shù)（0.7000）較低以外，其他時期都較為穩(wěn)定。群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（圖4）4月份和6月份的波動較大，5月份較為穩(wěn)定，最高值（2.5433）出現(xiàn)在6月20日，最低值（0.5115）出現(xiàn)在4月5日。昆蟲群落Pielou均勻度指數(shù)（圖5）波動情況與Shannon-Wiener多樣性指數(shù)相似，4月5日的均勻度最低（0.2660），6月20日的均勻度最高（0.9663）。昆蟲群落Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（圖6）出現(xiàn)了較大的升降變化，4月5日、4月24日的優(yōu)勢度指數(shù)較高（0.8021、0.8767），其他時期較為穩(wěn)定且維持在較低水平（0.1100～0.2876）。

圖2 太子參田昆蟲群落豐盛度時間動態(tài)

圖3 太子參田昆蟲群落物種豐富度指數(shù)時間動態(tài)

圖4 太子參田昆蟲群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)時間動態(tài)

圖5 太子參田昆蟲群落Pielou均勻度指數(shù)時間動態(tài)

圖6 太子參田昆蟲群落Simpson優(yōu)勢度指數(shù)時間動態(tài)

3 討論與結(jié)論

本研究利用馬來氏網(wǎng)取樣法對太子參田昆蟲群落進(jìn)行調(diào)查，共收集到昆蟲6 377頭，隸屬7目62科，表明太子參田昆蟲種類豐富。太子參田昆蟲以膜翅目、雙翅目兩大類群為主，膜翅目與雙翅目昆蟲為自然授粉系統(tǒng)中的重要類群［14］。4月初，越冬昆蟲逐漸活躍，正值太子參始花期，而處于花期的其他作物相對較少，所以太子參能夠吸引到較多的授粉昆蟲；太子參花期較長，在整個花期膜翅目與雙翅目昆蟲一直處于較高水平。昆蟲群落的組成與結(jié)構(gòu)是昆蟲群落特征的重要指標(biāo)之一，反映了昆蟲群落在不同時空尺度的變化及植物與昆蟲之間長期互作的效果［15，16］。

了解生態(tài)系統(tǒng)中昆蟲群落的結(jié)構(gòu)及其動態(tài)，便于對蟲害實(shí)施針對性的科學(xué)防治措施［17］。太子參田昆蟲群落各目中處于優(yōu)勢地位的昆蟲類群（各目中數(shù)量占比 ＞10%）為搖蚊科、麻蠅科、姬蜂科、姬小蜂科、葉蟬科、蚜總科、瓢蟲科、金龜科、葉甲科、步甲科、菜蛾科、粉蝶科、夜蛾科。其中，夜蛾科、葉蟬科、蚜總科昆蟲多為作物主要害蟲［18，19］，如棉鈴蟲、地老虎、葉蟬、蚜蟲等，其中地老虎、葉蟬、蚜蟲為太子參主要害蟲［20，21］，瓢蟲科昆蟲如龜紋瓢蟲、異色瓢蟲及步甲科昆蟲是主要天敵昆蟲［22，23］。穩(wěn)定性是群落的重要特征之一，即群落結(jié)構(gòu)抵抗外部干擾或受到內(nèi)外部干擾后恢復(fù)原狀的潛在能力［24］。生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高，昆蟲種類越多，昆蟲群落越復(fù)雜，昆蟲群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，越不易暴發(fā)蟲害［12］。這與調(diào)查期間未發(fā)現(xiàn)太子參田有大量害蟲危害的結(jié)論相一致。

昆蟲群落變化趨勢與氣候環(huán)境變化有較大關(guān)聯(lián)［25］。調(diào)查過程中，因4月5—14日受到降雨天氣的影響，導(dǎo)致14日收集到的昆蟲數(shù)量明顯減少，豐盛度較低。在4月5日與24日，因收集到的搖蚊科昆蟲數(shù)量較多而呈現(xiàn)出Shannon-Wiener多樣性指數(shù)及Pielou均勻度指數(shù)相對較低，Simpson優(yōu)勢度指數(shù)相對較高的現(xiàn)象，這可能與太子參種植田周圍生境有很大關(guān)系。搖蚊科昆蟲的幼蟲在水下越冬，次年3月上旬至4月下旬在淺水區(qū)羽化為成蟲［26］，而種植田正靠近河流，因此在4月份收集到了大量的搖蚊科昆蟲。在其他時期，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)較高，Pielou均勻度指數(shù)整體相對平穩(wěn)，Simpson優(yōu)勢度指數(shù)較低，種群結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。總體而言，太子參田昆蟲群落種類豐富，優(yōu)勢類群主要為雙翅目和膜翅目，群落結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。通過對臨沂地區(qū)太子參田的昆蟲群落結(jié)構(gòu)及多樣性進(jìn)行分析，為生產(chǎn)中綠色防控與生物防治提供了生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。