丈河村昆蟲群落結(jié)構(gòu)、資源昆蟲及地理區(qū)系分析

劉佳奇，趙立娟，張志偉，3，韓有志，高瑞賀，3

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西太谷030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)馬克思主義學(xué)院，山西太谷030801；3.山西省林業(yè)危險(xiǎn)性有害生物檢驗(yàn)鑒定中心，山西太谷030801）

昆蟲是動(dòng)物界中最大的一個(gè)類群，在生物多樣性中占據(jù)十分重要的地位，對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也起到關(guān)鍵作用。昆蟲的群落結(jié)構(gòu)及其多樣性可直接反映出一個(gè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況，一般來說昆蟲多樣性高的地區(qū)其生態(tài)環(huán)境也會(huì)較好[1]。長期以來，國內(nèi)外的很多學(xué)者都把昆蟲群落多樣性的研究與區(qū)域性昆蟲群落組成、昆蟲種群監(jiān)測(cè)、害蟲防治以及瀕危物種的保護(hù)和有益種類的利用等生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系起來，在探討生物多樣性的理論意義和實(shí)踐應(yīng)用方面，取得了多項(xiàng)重大科研成果[2-6]。

絕大多數(shù)昆蟲都對(duì)農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)造成危害，但同時(shí)也是重要的資源，昆蟲及其代謝產(chǎn)物能夠被人類直接或間接加以利用。目前，昆蟲已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、化工、農(nóng)林業(yè)、旅游、法醫(yī)等行業(yè)?；认x和豆天蛾幼蟲是重要的農(nóng)業(yè)害蟲，因其蛋白質(zhì)含量較高且具有藥用價(jià)值被開發(fā)為食物[7-8]；利用黑水虻等處理廚余垃圾后蟲體還可添加到禽畜的飼料中[9]；王占娣等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，白蠟蟲的分泌物有促進(jìn)頭發(fā)生長的作用；王洪巖[11]利用養(yǎng)殖蜜蜂的方法提高大豆產(chǎn)量并取得了不錯(cuò)的效果；嗜尸性昆蟲如蠅類可用于刑事案件的偵破[12]。目前對(duì)昆蟲地理區(qū)系的研究主要針對(duì)某些特定生境，如沙漠[13]、苔原[14]、自然保護(hù)區(qū)[15-16]等，或某個(gè)具有特殊意義的類群如有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的蝴蝶[17]、林業(yè)害蟲天?？芠18-19]、斑葉蟬族[20]天敵昆蟲獵蝽科[21]、食蚜蠅科[22-23]等。昆蟲作為生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，研究其群落結(jié)構(gòu)及多樣性不僅能夠探究該區(qū)域昆蟲群落的自我平衡調(diào)節(jié)能力，還可以對(duì)資源昆蟲的有效利用及害蟲的暴發(fā)成災(zāi)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)[24-25]。

本研究調(diào)查了山西省晉城市陵川縣丈河村區(qū)域內(nèi)昆蟲群落結(jié)構(gòu)，分析了昆蟲群落功能群及地理區(qū)系，重點(diǎn)調(diào)查了資源昆蟲的種類和數(shù)量分布情況，旨在為丈河村發(fā)展經(jīng)濟(jì)昆蟲產(chǎn)業(yè)和昆蟲多樣性保護(hù)提供科學(xué)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

山西省晉城市陵川縣丈河村是“山西農(nóng)業(yè)大學(xué)鄉(xiāng)村振興示范村建設(shè)行動(dòng)項(xiàng)目”示范村，該村于2019 年12 月入選國家森林鄉(xiāng)村，2020 年8 月入選文化和旅游部第二批全國鄉(xiāng)村旅游重點(diǎn)村名單。丈河村位于山西省晉城市陵川縣境西南部34 km 處（北緯35°33′～35°38′，東經(jīng)113°08′～113°17′），屬于石質(zhì)山區(qū)，東北高，西南低，境內(nèi)山巒起伏，野生資源豐富，林木分布廣闊，林坡占總面積的40.3%，草地牧坡占49%。丈河村氣候溫暖偏寒，為典型大陸性氣候，年均降水量為600～700 mm，年均氣溫7.9 ℃左右，≥10 ℃有效積溫2 755 ℃。

1.2 昆蟲數(shù)據(jù)采集及標(biāo)本鑒定

2019 年7 月15—21 日，采用全面踏查和定點(diǎn)燈誘方式采集昆蟲，并將其帶回實(shí)驗(yàn)室制作成標(biāo)本進(jìn)行鑒定。

1.2.1 全面踏查 以丈河村為中心，成“米”字形設(shè)置8 條調(diào)查樣線，每條調(diào)查樣線長度不小于2 km，樣線基本覆蓋了區(qū)域內(nèi)所有生境。調(diào)查時(shí)，利用掃蟲網(wǎng)、捕蟲網(wǎng)和人工震落等方法對(duì)沿樣線兩側(cè)約5 m寬范圍內(nèi)的昆蟲進(jìn)行采集。

1.2.2 定點(diǎn)燈誘 以丈河村為中心，成“米”字形設(shè)置8 個(gè)燈誘點(diǎn)，每個(gè)燈誘點(diǎn)離居民區(qū)的距離不小于500 m，燈誘時(shí)間為每天20：00—23：00。燈誘時(shí)，選擇視野開闊的高處架設(shè)白色幕布，將500 W 的高壓汞燈懸于白色幕布上，用毒瓶毒殺誘集到的昆蟲，將鱗翅目昆蟲放入三角紙袋中保存，非鱗翅目昆蟲放入75%酒精中保存。

1.2.3 昆蟲標(biāo)本制作 將采集的昆蟲帶回實(shí)驗(yàn)室后，借助昆蟲針、展翅板、三級(jí)臺(tái)、還軟器等工具對(duì)昆蟲標(biāo)本進(jìn)行針插、整姿、展翅和定型，最后將昆蟲標(biāo)本置于35 ℃烘箱內(nèi)烘烤24 h 后置于標(biāo)本盒中密封保存[26]。

1.2.4 昆蟲標(biāo)本鑒定 參考《中國經(jīng)濟(jì)昆蟲志》《中國動(dòng)物志》《中國蝴蝶原色圖鑒》《中國昆蟲生態(tài)大圖鑒》等書籍，完成所采集昆蟲標(biāo)本的鑒定。

1.3 群落結(jié)構(gòu)劃分

1.3.1 昆蟲功能群劃分 參考劉雨芳等[27]將昆蟲群落分類的方法，將昆蟲標(biāo)本劃分為植食性昆蟲、捕食性昆蟲、腐食性昆蟲、寄生性昆蟲4 個(gè)類群。

1.3.2 資源昆蟲類群劃分 參考相關(guān)文獻(xiàn)，將資源昆蟲劃分為藥用昆蟲[28-30]、傳粉昆蟲[31-34]、天敵昆蟲[35-37]、觀賞昆蟲[38-40]和食用昆蟲[41-44]五大類。

1.3.3 昆蟲地理區(qū)系劃分 參考《中國動(dòng)物地理區(qū)劃》《中國經(jīng)濟(jì)昆蟲志》《中國動(dòng)物志》《中國蝴蝶原色圖鑒》《中國昆蟲生態(tài)大圖鑒》等書籍，將所采集的昆蟲標(biāo)本劃分為東北區(qū)、華北區(qū)、華中區(qū)、華南區(qū)、西南區(qū)、蒙新區(qū)、青藏區(qū)7 個(gè)地理區(qū)系類群。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析采用Microsoft Excel 2010和Graphpad Prism 6.0 軟件來完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 丈河村昆蟲群落結(jié)構(gòu)分析

本研究共采集和鑒定昆蟲標(biāo)本2 239 只，隸屬于10 目77 科191 種（表1）。整體而言，昆蟲在目、科及個(gè)體數(shù)量水平上均存在較大的差異。從目級(jí)水平來看，鞘翅目和鱗翅目為該地區(qū)的優(yōu)勢(shì)目，其中，鞘翅目昆蟲17 科56 種770 只，分別占對(duì)應(yīng)總數(shù)的22.08%、29.32%和34.39%，鱗翅目昆蟲17 科57 種661 只，分別占對(duì)應(yīng)總數(shù)的22.08%、29.84%和29.52%；半翅目昆蟲的種類和數(shù)量也占有一定優(yōu)勢(shì)，共有14 科32 種308 只，分別占對(duì)應(yīng)總數(shù)的18.18%、16.75%和13.76%；膜翅目和直翅目昆蟲類群的種類和數(shù)量占物種總數(shù)和個(gè)體總數(shù)的比例均低于10%；脈翅目、蜻蜓目、螳螂目和竹節(jié)蟲目昆蟲類群的種類和數(shù)量相對(duì)較少，所占物種總數(shù)和個(gè)體總數(shù)的比例均不足5%。

表1 丈河村昆蟲群落結(jié)構(gòu)組成

從圖1 可以看出，鞘翅目中的優(yōu)勢(shì)科為步甲科和金龜科，分別占鞘翅目昆蟲樣本總數(shù)的20.26%和15.06%，麗金龜科、瓢蟲科、叩甲科昆蟲占鞘翅目昆蟲樣本總數(shù)的比例均超過了10%，而卷象科、鐵甲科、牙甲科、葉甲科、鍬甲科和擬步甲科昆蟲占鞘翅目昆蟲樣本總數(shù)的比例較低，其比例均在2%以下。

從圖2 可以看出，弄蝶科為鱗翅目昆蟲類群中的優(yōu)勢(shì)科，其占鱗翅目昆蟲樣本總數(shù)的19.36%，夜蛾科和尺蛾科昆蟲占鱗翅目昆蟲樣本總數(shù)的比例也超過了10%，眼蝶科、刺蛾科、斑蛾科、天蠶蛾科和鹿蛾科昆蟲占鱗翅目昆蟲樣本總數(shù)的比例均在2%以下。

從圖3 可以看出，半翅目中的優(yōu)勢(shì)科為蝽科和緣蝽科昆蟲，分別占半翅目昆蟲樣本總數(shù)的28.90%和21.43%，此外，蝎蝽科昆蟲占半翅目昆蟲樣本總數(shù)也超過了10%，同蝽科、蠟蟬科、獵蝽科、土蝽科、盾蝽科、盲蝽科、黽蝽科昆蟲占半翅目昆蟲樣本總數(shù)的比例較低，其比例均在4%以下。

2.2 丈河村昆蟲群落功能群分析

由昆蟲群落功能群組成可知，不同昆蟲功能群在群落數(shù)量上存在較大差異（表2）。植食性昆蟲共有1 555 只，隸屬于6 目48 科134 種，占昆蟲樣本總數(shù)的69.45%，為此次昆蟲調(diào)查中的優(yōu)勢(shì)類群。捕食性昆蟲占昆蟲樣本總數(shù)的比例也較大，共采集到523 只，隸屬于6 目17 科41 種，占昆蟲樣本總數(shù)的23.36%。腐食性昆蟲和寄生性昆蟲個(gè)體數(shù)量較少，分別占昆蟲樣本總數(shù)的4.56%和2.64%。

表2 丈河村昆蟲群落功能群組成

從圖4 可以看出，植食性昆蟲中的優(yōu)勢(shì)科為弄蝶科和金龜科，分別占植食性昆蟲樣本總數(shù)的8.23%和7.46%，麗金龜科、蝽科、夜蛾科、叩甲科和尺蛾科占比均在5%以上，其余各科占比均較低。

由圖5 可知，步甲科昆蟲為捕食性昆蟲類群中的優(yōu)勢(shì)科，其占捕食性昆蟲樣本總數(shù)的29.83%，瓢蟲科昆蟲占比也較大，占16.25%，其余各科占比都在8%以下。

由圖6 可知，腐食性昆蟲共102 只，隸屬于2目9 科13 種，其中優(yōu)勢(shì)科為食蚜蠅科、水虻科和皮蠹科昆蟲，分別占腐食性昆蟲樣本總數(shù)的32.35%、16.67%和15.69%，其余各科昆蟲占腐食性昆蟲樣本總數(shù)的比例均低于10%。

由圖7 可知，寄生性昆蟲共59 只，優(yōu)勢(shì)科為蜂虻科，占寄生性昆蟲樣本總數(shù)的79.66%，姬蜂科和虻科占比均為10.17%。

2.3 丈河村資源昆蟲類群分析

本次調(diào)查共采集資源昆蟲1 891 只，隸屬于10 目60 科165 種，占昆蟲樣本總數(shù)的84.46%。從圖8 可以看出，觀賞昆蟲是資源昆蟲中的優(yōu)勢(shì)類群，物種和個(gè)體數(shù)量占資源昆蟲樣本總數(shù)的比例分別為34.55%和35.48%。傳粉昆蟲占資源昆蟲總量的比例也較大，其物種和個(gè)體數(shù)量占樣本總數(shù)的比例分別為25.45%和31.84%。藥用昆蟲物種數(shù)和個(gè)體數(shù)量均最少，分別占資源昆蟲總數(shù)的7.88%和6.24%。

從圖9 可以看出，本次調(diào)查共采集到觀賞昆蟲標(biāo)本671 只，隸屬于6 目23 科57 種，其中，麗金龜科、夜蛾科和尺蛾科昆蟲為此類群中的優(yōu)勢(shì)科，分別占觀賞昆蟲樣本總數(shù)的13.26%、12.37%和12.07%，蛺蝶科、步甲科、蜂虻科、食蚜蠅科及蝎蝽科昆蟲占觀賞昆蟲樣本總數(shù)的比例均大于5%，其余各科昆蟲比例相對(duì)較少。

從圖10 可以看出，傳粉昆蟲樣本602 只，隸屬于5 目14 科42 種，其中，弄蝶科昆蟲為傳粉昆蟲類群中的優(yōu)勢(shì)科，占傳粉昆蟲樣本總數(shù)的21.26%，蝽科、金龜科、叩甲科昆蟲占傳粉昆蟲樣本總數(shù)的比例也較高，均超過了10%，其余各科昆蟲占比相對(duì)較低。

由圖11 可知，食用昆蟲267 只，隸屬于5 目12 科26 種，占資源昆蟲樣本總數(shù)的14.12%；其中，天牛科昆蟲為食用昆蟲類群中的優(yōu)勢(shì)科，占食用昆蟲樣本總數(shù)的20.48%，金龜科、天蛾科、鰓金龜科昆蟲占食用昆蟲樣本總數(shù)的比例分別為13.31%、11.26%、10.92%，其余各科昆蟲占食用昆蟲樣本總數(shù)的比例均低于10%。

由圖12 可知，天敵昆蟲標(biāo)本276 只，隸屬于6 目12 科27 種，占資源昆蟲樣本總數(shù)的12.81%，其中，優(yōu)勢(shì)科為瓢蟲科，占天敵昆蟲樣本總數(shù)的37.34%，螳科昆蟲占天敵昆蟲樣本總數(shù)的比例為12.88%，蜾贏蜂科、胡蜂科、食蚜蠅科、草蛉科、食蟲虻科、泥蜂科、獵蝽科、姬蜂科昆蟲占總數(shù)的比例均低于10%。

從圖13 可以看出，藥用昆蟲樣本118 只，隸屬于4 目9 科13 種，優(yōu)勢(shì)科為蟻科和叩甲科昆蟲，分別占藥用昆蟲樣本總數(shù)的32.20%和19.49%，其余各科昆蟲占比均低于10%。

2.4 丈河村昆蟲地理區(qū)系組成分析

對(duì)采集到的191 種昆蟲進(jìn)行地理區(qū)系劃分（表3），在華北區(qū)分布的昆蟲物種最多，有154 種，占昆蟲物種總數(shù)的80.63%；在華中區(qū)分布的昆蟲有126種，占昆蟲總種數(shù)的65.97%；在華南區(qū)分布的昆蟲107 種，占昆蟲總種數(shù)的56.02%；在東北區(qū)分布的昆蟲106 種，占昆蟲總種數(shù)的55.50%。分布在西南區(qū)、青藏區(qū)和蒙新區(qū)的昆蟲物種數(shù)較少，分別為95、76、76 種，占昆蟲物種總數(shù)的比例分別為49.74%、39.79%和39.79%。

表3 丈河村昆蟲地理區(qū)系分析

3 結(jié)論與討論

昆蟲群落結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，其對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性和生態(tài)平衡具有重要的作用[45]。此外，昆蟲的群落結(jié)構(gòu)也可直接反映一個(gè)地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況好壞，一般來說昆蟲多樣性高的地區(qū)其生態(tài)環(huán)境也會(huì)相對(duì)好[46]。本研究共采集2 239 只昆蟲標(biāo)本，隸屬于10 目77 科191 種。從目級(jí)水平來看，鞘翅目、鱗翅目和半翅目為該地區(qū)的優(yōu)勢(shì)目，其個(gè)體數(shù)分別占昆蟲樣本總數(shù)的34.39%、29.52%和13.76%；膜翅目和雙翅目昆蟲類群的種類和數(shù)量占物種總數(shù)和個(gè)體總數(shù)的比例均低于10%；脈翅目、蜻蜓目、螳螂目、直翅目和竹節(jié)蟲目昆蟲類群的種類和數(shù)量相對(duì)較少，所占物種總數(shù)和個(gè)體總數(shù)的比例均不足5%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，鞘翅目中的優(yōu)勢(shì)科為步甲科和金龜科，鱗翅目中的優(yōu)勢(shì)科為弄蝶科，半翅目中的優(yōu)勢(shì)科為蝽科和緣蝽科。整體而言，丈河村昆蟲群落結(jié)構(gòu)在目、科及個(gè)體數(shù)量水平上均存在較大的差異。

分析丈河村昆蟲群落功能群可知，不同昆蟲功能群在群落數(shù)量上存在較大差異，其種類和數(shù)量占總數(shù)比例均表現(xiàn)為植食性昆蟲＞捕食性昆蟲＞腐食性昆蟲＞寄生性昆蟲。植食性昆蟲中的優(yōu)勢(shì)科為弄蝶科和金龜科，捕食性昆蟲中的優(yōu)勢(shì)科為步甲科，腐食性昆蟲中的優(yōu)勢(shì)科為食蚜蠅科、水虻科和皮蠹科，寄生性昆蟲中的優(yōu)勢(shì)科為蜂虻科。捕食性昆蟲和寄生性昆蟲均為重要的天敵昆蟲，它們?cè)趯?duì)植食性昆蟲的自然抑制發(fā)揮著重要作用[47]。一般來說，天敵昆蟲的數(shù)量和植食性昆蟲的數(shù)量呈正相關(guān)[48]。本研究中，植食性昆蟲為丈河村昆蟲的優(yōu)勢(shì)類群，占昆蟲樣本總數(shù)的69.45%，捕食性昆蟲和寄生昆蟲占昆蟲樣本總數(shù)的26%，此結(jié)果亦表明，丈河村昆蟲功能群結(jié)構(gòu)分布合理，當(dāng)?shù)氐牟妒承岳ハx和寄生性昆蟲可以很好地控制植食性昆蟲的數(shù)量。丈河村是非常好的旅游、康養(yǎng)勝地，對(duì)資源昆蟲的合理開發(fā)和利用能夠更好地服務(wù)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)。本次調(diào)查共采集資源昆蟲165 種1 891 只，占昆蟲樣本總數(shù)的84.46%，不同昆蟲類群優(yōu)勢(shì)度大小表現(xiàn)為觀賞昆蟲＞傳粉昆蟲＞食用昆蟲＞天敵昆蟲＞藥用昆蟲。觀賞昆蟲大部分都擁有鮮艷的體色，給人以美的視覺感受，其也是發(fā)展旅游業(yè)中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。丈河村觀賞昆蟲較為豐富，優(yōu)勢(shì)科為麗金龜科、夜蛾科和尺蛾科昆蟲，蛺蝶科、步甲科、蜂虻科、食蚜蠅科及蝎蝽科昆蟲也在觀賞昆蟲類群中占據(jù)較大比例，只要對(duì)這些昆蟲類群的棲息地稍加保護(hù)就可保持其種群數(shù)量的穩(wěn)定性。丈河村傳粉昆蟲的種類和數(shù)量也較為豐富，本次調(diào)查共采集傳粉昆蟲602 只，其中，弄蝶科昆蟲為傳粉昆蟲類群中的優(yōu)勢(shì)科，占傳粉昆蟲樣本總數(shù)的21.26%，蝽科、金龜科、叩甲科昆蟲占傳粉昆蟲樣本總數(shù)的比例也較高，均超過了10%。人為干擾對(duì)傳粉昆蟲的穩(wěn)定性有一定影響[49]，因此，在針對(duì)丈河村旅游活動(dòng)的后續(xù)開發(fā)和建設(shè)過程中，應(yīng)該注意保護(hù)傳粉昆蟲棲息環(huán)境，以防對(duì)其種群產(chǎn)生不良影響。昆蟲食用、入藥在我國歷史悠久，本次昆蟲調(diào)查發(fā)現(xiàn)丈河村的食用、藥用昆蟲種類、數(shù)量并不多，在當(dāng)?shù)匾膊]有發(fā)現(xiàn)食用昆蟲的習(xí)慣，以后可以嘗試開發(fā)一些特色昆蟲食材。張榮祖[50]將中國動(dòng)物地理區(qū)系劃分為東北區(qū)、華北區(qū)、蒙新區(qū)、青藏區(qū)、西南區(qū)、華中區(qū)、華南區(qū)共7 個(gè)區(qū)，其中，東北、華北、蒙新、青藏四區(qū)屬于古北區(qū)；西南、華中、華南三區(qū)屬于東洋區(qū)。本研究對(duì)采集到的191 種昆蟲進(jìn)行中國地理區(qū)系分析，結(jié)果表明，丈河村昆蟲區(qū)系組成多屬于古北種，其中在華北區(qū)分布的昆蟲物種最多，有154 種，在東北區(qū)分布的昆蟲106 種，分布在青藏區(qū)和蒙新區(qū)的昆蟲物種數(shù)較少，均為76 種。因此，丈河村昆蟲具有典型的華北區(qū)特征，與華中區(qū)關(guān)系最為緊密，與蒙新區(qū)和青藏區(qū)關(guān)系較遠(yuǎn)，此結(jié)論與丈河村在中國動(dòng)物地理區(qū)劃中處于華北區(qū)的地理位置一致。