百望山森林公園昆蟲多樣性調(diào)查分析

楊 俊 袁 菲 王文學(xué) 周志海

（1.首都綠色文化碑林管理處，北京 100094; 2.北京市園林綠化資源保護(hù)中心，北京 100018）

生物多樣性是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，在維持自然界生態(tài)平衡方面發(fā)揮著極其重要的作用[1]。昆蟲綱是動(dòng)物界中最為繁盛的1 個(gè)類群，作為生物多樣性的重要組成部分，昆蟲在植物授粉、自然界物質(zhì)循環(huán)、工業(yè)原料、醫(yī)藥保健等方面起著重要作用[2]，他又是食物鏈中重要的一環(huán)，既有初級(jí)消費(fèi)者為上一級(jí)消費(fèi)者提供食物，也有第二級(jí)消費(fèi)者比如捕食性昆蟲、寄生性昆蟲，又在控制初級(jí)生產(chǎn)者（植物）的數(shù)量方面起重要作用。

百望山森林公園屬于典型的城市森林公園，城市森林作為一種與城市密切相關(guān)的森林類型，受人為干擾的影響相對較大，承受的大氣污染、土壤污染、水污染等環(huán)境壓力大，無論是在組成上還是在功能上，都表現(xiàn)出不同于一般森林類型的特點(diǎn)[3-4]，在生物多樣性上也會(huì)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。昆蟲資源的保護(hù)有利于促進(jìn)城市生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展[5]，城市森林公園有效改善城市生態(tài)環(huán)境，為市民出行游玩提供場所，為大眾提供認(rèn)識(shí)自然、親近自然的機(jī)會(huì)，研究城市森林生物多樣性，充分認(rèn)識(shí)和了解其生物多樣性特點(diǎn)顯得尤為重要，對于保護(hù)生物多樣性具有重要意義。百望山森林公園缺乏昆蟲多樣性數(shù)據(jù)，目前對城市森林公園昆蟲多樣性保護(hù)的研究也較少，通過此次對百望山森林公園生物多樣性開展全面的調(diào)查統(tǒng)計(jì)和分析，掌握園區(qū)昆蟲多樣性指數(shù)和豐富度、分布規(guī)律等，并對昆蟲多樣性受威脅因素進(jìn)行評(píng)估，最終對昆蟲多樣性保護(hù)提出建議，以期為城市森林公園生物多樣性保護(hù)提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 公園概況

百望山森林公園位于北京市海淀區(qū)，位于北京西山東端，地處116°14′20.64″~116°15′30.023″E，40°1′1.537″~40°2′12.75″N，頤和園北2.5 km 處，總面積246.34 hm2，森林覆蓋率大于92.3%，是距北京城最近的山地森林公園，是北京市西山永定河文化帶中6 大重點(diǎn)自然資源景區(qū)之一，處于“三山五園”的重要節(jié)點(diǎn)位置。

百望山森林公園中的植被多起源于人工林，森林的原初林種為防護(hù)林，建成森林公園后，林種全部轉(zhuǎn)為特殊用途林，屬于風(fēng)景游憩林亞林種。按照類型組成統(tǒng)計(jì)，包括混交林、針葉林和闊葉林。經(jīng)過長期自然植被發(fā)育，以荊條、孩兒拳頭、雀兒舌頭、錦雞兒等為主的天然灌木逐步發(fā)育起來，有效提高了森林的進(jìn)行自然度，植被覆蓋率高達(dá)95%以上。

按照小班樹種組成統(tǒng)計(jì)，森林公園中的人工側(cè)柏闊葉混交林面積最大，占到森林總面積的50.30%。其次為人工側(cè)柏純林、人工刺槐針葉混交林、人工側(cè)柏針葉混交林、人工油松針葉混交林、和人工元寶楓欒樹混交林。

1.2 調(diào)查方法

2022 年3~10 月，采用樣線法、掃網(wǎng)捕捉法、誘捕器誘集法、誘木誘集法對百望山森林公園進(jìn)行調(diào)查，范圍遍布全園。樣線法為主要方法，在園區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)6 條樣線，樣線穿越林區(qū)主要樹種，包括園區(qū)主要植被類型，每條樣線不低于3 000 m，平均每月開展4 次；掃網(wǎng)捕捉法是在樣線基礎(chǔ)上，用于捕捉調(diào)查棲息在低矮植物上的昆蟲；油松林放置天牛誘捕器、小蠹誘捕器誘捕調(diào)查，誘捕器懸掛于油松林中間；側(cè)柏、檜柏林邊緣放置新鮮側(cè)柏誘木，調(diào)查天牛及小蠹。調(diào)查過程中采集昆蟲并制作標(biāo)本，無實(shí)體標(biāo)本的保存好照片，同時(shí)拍攝生境照片，做好生境記錄。按昆蟲采集地點(diǎn)植被類型的不同，將林地按照純林及混交林分為側(cè)柏闊葉混交林、側(cè)柏純林、刺槐針葉混交林、側(cè)柏針葉混交林、油松針葉混交林、元寶楓欒樹混交林、黃櫨純林7 大類，并對昆蟲多樣性指數(shù)和群落相似性指數(shù)進(jìn)行對比分析。

1.3 物種鑒定

將所有采集到的昆蟲進(jìn)行分類計(jì)數(shù)并將部分制作標(biāo)本[6]，主要采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行鑒定，昆蟲傳統(tǒng)鑒定方法主要通過觀察昆蟲外部形態(tài)特征，主要通過體視鏡來觀察昆蟲的翅脈、口器、觸角、生殖器、足及其跗節(jié)等來進(jìn)行鑒定，并對比專業(yè)昆蟲圖譜《中國園林害蟲》、《北京林業(yè)昆蟲圖譜》、《寄生林木食葉害蟲的小蜂》等[7-10]，或相關(guān)昆蟲分類專業(yè)文獻(xiàn)，將采集的標(biāo)本鑒定至屬和種，對部分昆蟲疑難種，邀請相應(yīng)昆蟲類群的分類專家進(jìn)行鑒定。

1.4 物種多樣性指數(shù)分析

樣線法、掃網(wǎng)捕捉法、誘捕器誘集法、誘木誘集法采集到的昆蟲經(jīng)過種類鑒定后，將種類和數(shù)量數(shù)據(jù)利用WPS 表格計(jì)算Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Margalef 豐富度指數(shù)、Pielon 均勻度指數(shù)[11-16]。

Shanmon-wiener 多樣性指數(shù)：H'=∑(Pi)(lnPi)

Margalef 豐富度指數(shù)：D=（S-1）/lnN

Pielon 均勻度指數(shù)：J'=H'/lnS

式中，S為物種數(shù)；Ni為樣地第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)；N 為樣地內(nèi)所有物種的個(gè)體數(shù)；Pi為第i種個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)N的比例，即Pi=Ni/N。

1.5 群落相似性指數(shù)分析

群落相似性指數(shù)Jaccard：Cj=j/（a+b-j）

式中，j為群落A 與B 的共有種數(shù)；a為群落A含有的全部種數(shù)；b為群落B 含有的全部種數(shù)。

根據(jù)jaccard 相似性系數(shù)原理，當(dāng)相似性系數(shù)為1.0～0.75 時(shí)，為極相似；為0.75~0.5 時(shí)，中等相似；為0.5~0.25 時(shí)，中等不相似；為0.25~0 時(shí)，極不相似。

2 結(jié)果與分析

2.1 百望山森林公園昆蟲群落物種組成

本次共采集到昆蟲8094 頭，隸屬13 個(gè)目138 科（部分昆蟲只鑒定到科）（表1），共計(jì)313 種。昆蟲數(shù)量采集最多的5 個(gè)目分別是半翅目(Hemiptera 4687 頭）、鱗翅目(Lepidopter 1501 頭）、鞘翅目(Hymenoptera 829 頭）、膜翅目(Hymenoptera 696 頭）、雙翅目(Diptera240 頭），占比分別為57.91%、18.54%、10.24%、8.60%、2.97%；昆蟲采集科數(shù)最多的5 個(gè)目分別是鱗翅目(Lepidoptera 33 科）、鞘翅目(Coleoptera 31 科）、半翅目(Hemiptera 29 科）、膜翅目(Hymenoptera 15 科）、雙翅目(Diptera 12 科），分別占總科數(shù)的23.91%、22.46%、21.01%、10.87%、8.70%；昆蟲采集物種數(shù)最多的5 個(gè)目分別是鱗翅目(Lepidoptera99 種）、鞘翅目(Coleoptera 77 種）、半翅目(Hemiptera 57 種）、雙翅目(Diptera 27 種）、膜翅目(Hymenoptera 27 種）,分別占總物種數(shù)的31.63%、24.60%、18.21%、8.63%、8.63%。

表1 百望山森林公園昆蟲群落物種組成

昆蟲數(shù)目最多的5 個(gè)科分別是蚜科(Aphididae 1281 頭）、麗木虱科(Calophyidae 820 頭）、木虱科(Psyllidae 489 頭）、大蚜科(Lachnidae 475 頭）、螟蛾科(Pyralidae 429 頭），分別占昆蟲總采集數(shù)的15.83%、10.13%、6.04%、5.87%、5.30%。

在昆蟲采集數(shù)量上半翅目為第一，其次是鱗翅目，鞘翅目第三；在昆蟲采集科數(shù)上鱗翅目排首位，鞘翅目次之，半翅目第三；在昆蟲采集物種數(shù)上，鱗翅目排首位，鞘翅目次之，半翅目第三；鱗翅目、鞘翅目、半翅目、雙翅目和膜翅目，無論是科數(shù)、物種數(shù)還是個(gè)體數(shù)都占有明顯優(yōu)勢，是百望山森林公園昆蟲群落中的優(yōu)勢目。

2.2 百望山森林公園不同植被類型昆蟲多樣性指數(shù)

按昆蟲采集地點(diǎn)植被類型的不同，將園中林地分為7 大類，并對7 大類林地進(jìn)行昆蟲多樣性指數(shù)分析。其中，昆蟲Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)(H')和Margalef 豐富度指數(shù)最高的植被類型是側(cè)柏闊葉混交林，最低的是側(cè)柏純林，刺槐針葉混交林和黃櫨純林的Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)(H')和昆蟲Margalef 豐富度指數(shù)，均為中等水平（表2）。

表2 百望山森林公園不同植被類型昆蟲多樣性指數(shù)

從不同林地種類的主要植被來看，側(cè)柏闊葉混交林的植被種類豐富，昆蟲物種數(shù)量最多，側(cè)柏純林植被種類少，昆蟲物種數(shù)量最少；Pielon 均勻度指數(shù)最高的是側(cè)柏闊葉混交林；Pielon 均勻度指數(shù)最低的是油松針葉混交林，其中大蚜科(Lachnidae)、蚜科(Aphididae)種群數(shù)量大，而其中的實(shí)蠅科(Tephritidae)、絹蛾科(Scythrididae)等個(gè)體數(shù)極少，致使均勻度指數(shù)較低；Pielon 均勻度指數(shù)第二低的是黃櫨純林，其中調(diào)查期間黃櫨麗木虱(Calophya rhois)(Loew,1879)種群數(shù)量較大，而其中的紅星斑蛺蝶(Hestina assimilis)、凹翅寬顎步甲(Parena cavipennis)等個(gè)體數(shù)極少，致使均勻度指數(shù)較低。

2.3 百望山森林公園不同植被類型昆蟲相似性

昆蟲相似性指數(shù)是用來描述不同植被類型中昆蟲群落的相似程度。通過不同植被類型之間的相似性指數(shù)的測定，可以為各植被類型間物種的相似程度提供依據(jù)。從表3 可以看出，百望山森林公園昆蟲群落相似性較高的元寶楓欒樹混交林和側(cè)柏闊葉混交林（0.33），為中等不相似，而元寶楓欒樹混交林和側(cè)柏純林的昆蟲群落相似性最低（0.13），為極不相似。

表3 百望山森林公園各種植被類型昆蟲群落相似性

2.4 百望山森林公園昆蟲優(yōu)勢科

按照每個(gè)科包含物種數(shù)的多少，百望山森林公園園區(qū)優(yōu)勢科為螟蛾科（15 種，占總種數(shù)4.79%）、瓢蟲科（11 種，占總種數(shù)3.51%）、夜蛾科（11 種，占總種數(shù)3.51%）、天?？疲? 種，占總種數(shù)2.88%）、葉甲科（9 種，占總種數(shù)2.88%）、蚜科（8 種，占總種數(shù)2.56%）、姬小蜂科（7 種，占總種數(shù)2.24%）（表4）。

表4 百望山森林公園昆蟲優(yōu)勢科

3 結(jié)論與討論

3.1 昆蟲多樣性分析

百望山森林公園內(nèi)不同植被類型的昆蟲群落多樣性有明顯不同，其中側(cè)柏闊葉混交林昆蟲多樣性和物種豐富度指數(shù)最高，Pielon 均勻度指數(shù)最高，側(cè)柏純林的昆蟲多樣性指數(shù)和昆蟲豐富度指數(shù)最低，油松針葉混交林的Pielon 均勻度指數(shù)最低；闊葉混交林與針闊混交林昆蟲群落相似性較高，而闊葉混交林和針葉純林的昆蟲群落相似性最低。綜上，森林公園中針闊混交林更有利于昆蟲多樣性的穩(wěn)定發(fā)展，人工林營林措施中可適當(dāng)增加針闊混交林，優(yōu)化林區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)。

3.2 昆蟲多樣性受威脅因素評(píng)估

（1）作為城市森林公園，本身受城市整體環(huán)境、人流、物流影響較大，頻繁的人類活動(dòng)會(huì)影響城市森林公園的昆蟲多樣性，一方面會(huì)增大外來入侵物種侵入的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面可能影響昆蟲棲息環(huán)境，影響昆蟲的繁衍；

（2）化學(xué)藥劑的使用是城市森林公園昆蟲多樣性威脅的重要因素，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，門區(qū)周邊昆蟲種類少，且昆蟲數(shù)量上存在蚜蟲、木虱等小型昆蟲數(shù)量較多，大中型昆蟲數(shù)量較少的現(xiàn)象，門區(qū)使用化學(xué)藥劑相對較多是其原因之一；

（3）大面積的人工純林會(huì)導(dǎo)致物種多樣性指數(shù)偏低，增加混交林面積將有助于提高森林公園昆蟲多樣性指數(shù)；

（4）大蚜科、蚜科、木虱科等小型半翅目昆蟲種群數(shù)量較大，導(dǎo)致Pielon 均勻度指數(shù)偏低，影響整體的昆蟲多樣性，應(yīng)科學(xué)的進(jìn)行控制；

（5）植物種類豐富的地方昆蟲種類更多，且更有助于天敵昆蟲的繁衍和其種群的發(fā)展，而樹種單一的人工林中昆蟲數(shù)量少，種類少。

3.3 昆蟲多樣性保護(hù)建議

經(jīng)過對百望山森林公園昆蟲多樣性調(diào)查分析，對當(dāng)?shù)氐睦ハx多樣性保護(hù)措施建議如下:（1）加大對生態(tài)保育區(qū)保護(hù)力度。生態(tài)保育區(qū)承載著園區(qū)生物多樣性保育、森林健康經(jīng)營的功能，以增加公園森林生態(tài)系統(tǒng)的總體穩(wěn)定性，在此區(qū)域盡量減少人為活動(dòng)；（2）合理使用化學(xué)藥劑。最大程度減少化學(xué)藥劑使用，加大綠色防控力度，增加使用生物防治、物理防治及人工防治，減少因化學(xué)藥劑的使用對昆蟲多樣性的影響，如確需使用化學(xué)藥劑，則合理安排使用時(shí)間，嚴(yán)格掌握使用濃度及使用次數(shù)；（3）不斷優(yōu)化林區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)。擴(kuò)大針闊混交林面積，在針葉純林林緣林隙補(bǔ)植闊葉喬木樹種或灌木，補(bǔ)植灌木優(yōu)先選擇開花灌木；也可選擇補(bǔ)植宿根花草等地被植物，另外，對于林下自然生長的草本植物，采取人工采種并擴(kuò)大范圍播種的方法也可以提高林下地被覆蓋率，進(jìn)一步豐富植物群落結(jié)構(gòu)；（4）優(yōu)化林緣植物。開花植物作為林緣植物可很大程度上豐富昆蟲多樣性，不同季節(jié)有不同的開花植物可吸引更多的訪花昆蟲，包括傳粉昆蟲、天敵昆蟲和取食花朵的昆蟲，如蜂類、蛾蝶類、蝽類、食蚜蠅、寄生蠅以及葉甲成蟲等，可為多種昆蟲的成蟲提供蜜源或食源，提高昆蟲生物多樣性；（5）保護(hù)和利用天敵昆蟲。百望山森林公園多年來以生物防治為主，為天敵昆蟲的繁衍生息打好了基礎(chǔ)，將進(jìn)一步開展天敵昆蟲的調(diào)查和研究，為天敵昆蟲提供更好的生存繁衍條件，進(jìn)一步保護(hù)和利用好天敵昆蟲。