人工沙棘林螟蛾科群落結構及發生規律

馮丹丹，薛琪琪，祁靖宇，王利軍，李 浩，門麗娜，2，張志偉，2

（1.山西農業大學林學院，山西太谷030801；2.山西省林業危險性有害生物檢驗鑒定中心，山西太谷030801）

沙棘（Hippophae rhamnoides）是胡頹子科（Elaeagnaceae）沙棘屬（Hippophae）的一種落葉灌木或小喬木，主要分布于我國的北部和西南地區[1]。它適應性極強，能在較為干旱和貧瘠的地方生長，被譽為黃土高原地區的先鋒樹種[2-4]。其根系發達，能夠牢牢鎖住土壤中的水分，提高理化性質[5]，并改善土壤的養分狀況。郁閉度較高的沙棘林還能夠減少土壤的侵蝕[6]。沙棘林在提高自身的水土保持能力的同時，還能提高混交樹種的林木質量。有研究表明，如果其他樹種與沙棘混交種植，無論在蓄水能力、生物量還是胸徑等方面，混交林的林木質量都要高于純林[7]。這對于提高森林的質量有很重要的意義。沙棘的根部有很強的固氮作用，它的落葉在秋天落到地面后也能作為土壤中氮元素的來源，且落葉中的氮元素含量比根系中還要多，沙棘根部每年的固氮量達到54 kg/hm2，而落葉中氮元素的含量能達到根部吸收含量的2 倍以上[8]。除了有較強的生態價值之外，還有一定的營養價值，其中，沙棘果實的維生素含量要比其他水果的含量高很多，因此，沙棘還享有“維生素之王”的稱號[9]。目前，沙棘的用途已經廣泛用到農業、林業、牧業、航天航空業和化妝品等各個行業[10-11]。

螟蛾科（Pyralidae）是屬于鱗翅目（Lepidoptera）螟蛾總科（Pyraloidea）的一個科，其體型較小但種群基數較大，且分布廣泛[12-13]。其中，桃蛀野螟（Conogethes punctiferalis）、果梢斑螟（Dioryctria pryeri）、微紅梢斑螟（Dioryctria rubella）、黃翅叉環野螟（Eumorphobotys eumorphalis）等是林業上的重要害蟲[14]。它們主要通過綴葉、卷葉、鉆蛀和吐絲結網等活動為害活立木的多個部位，導致林木生長不良。因此，系統性的資源調查對林木螟蛾科害蟲的種群發生動態、預測預報以及綜合防治的研究都具有非常重要的意義。

作為黃土高原生態恢復和水土保持的先鋒樹種，沙棘已經成為晉西北生態脆弱區植被恢復的主要樹種之一。然而螟蛾科害蟲對沙棘灌木林樹種的大面積危害使得生態恢復受到了很大的阻礙。加之黃土高原區危害沙棘灌木林的螟蛾科害蟲名錄尚需研究完善，這對晉西北地區沙棘林的可持續健康經營是十分不利的。

本試驗通過研究山西農業大學林業生態站人工沙棘林內螟蛾科的群落組成、發生規律以及昆蟲多樣性，旨在為沙棘灌木林的螟蛾科昆蟲相關研究提供本底數據，同時也為晉西北地區沙棘灌木林的健康經營和害蟲治理提供科學資料。

1 材料和方法

1.1 研究區概況

研究地山西農業大學林業生態站臨近山西農業大學校園，地理坐標為111°23′～114°28′E，36°39′～38°06′N，站區屬于暖溫帶大陸性季風氣候。年平均降水量約479.6 mm，主要集中在6—8 月，年平均蒸發量在1 718.4 mm 左右。全年太陽日照時數平均為2 530.8 h，輻射總量為545～581 kJ/cm2，年均溫9.4 ℃，年均無霜期151 d。人工沙棘林主體為10 年生人工沙棘，混合栽植深秋紅、壯圓黃、向陽、西伯利亞紅暈、九月黃共5 個沙棘品種，面積0.5 hm2，林下植被主要有菊科和旋花科植物。

1.2 研究方法

2014 年5—10 月，每天晚上于山西農業大學林業生態站人工沙棘林采集蛾類標本。采集方法為燈誘法。在研究地布設太陽能誘蟲燈（佳多科太陽能FWS-SP16-0106-0812 型，深圳富巍盛科技有限公司）1 臺，于每日19：00—22：00 采集燈下螟蛾科昆蟲，以乙酸乙酯殺滅，并做好標記以便于后期的標本處理。同一監測點連續誘蟲7 d，如遇天氣不良（大風或者下雨），則順延1 d，然后根據五點取樣的方法更換太陽能誘蟲燈的位置，確保采集到研究地內盡可能多的螟蛾科物種。

1.3 標本處理及鑒定

將采集到的鱗翅目標本于次日上午進行標本制作，插上采集標簽并裝入標本盒中；標本的鑒定主要依據標本的外部形態（蛾類的口器、體型、體色、觸角、足、翅面斑紋和翅脈等）及外生殖器特征；采集的蛾類標本全部鑒定到物種水平，蛾類物種的鑒定主要參考《秦嶺小蛾類》[15]、《河南昆蟲志》[16]和《中國經濟昆蟲志》第21 冊[17]等分類學專著。

1.4 數據處理分析

用SigmaPlot 軟件對山西農業大學林業生態站的人工沙棘林進行螟蛾科各屬和種的數據分析和作圖。用物種的多度分布、Shannon-Wiener 多樣性指數、Pielou 均勻性指數、Simpson 優勢度指數和Margalef 豐富度指數來評估螟蛾科的物種多樣性。

Shannon-Wiener 多樣性指數（H）表示由生物群落等級特征所引起的多樣性程度。Pielou 均勻性指數（J）反映群落中各個物種個體數量分配的均勻程度。Simpson 優勢度指數（C）反映群落物種數量優勢的分化程度[18]。Margalef 豐富度指數（R）反映群落內物種的多少。

式中，Pi是第i 個物種的個體數占當月內個體總數的比例；S 為每月的物種數；N 為當月內的個體總數[19]。

Sorensen 相似性系數（Cs）為不同月份螟蛾科群落的相似性變化[20]。

其中，J 為不同月份出現的相同物種的個數；a為在a 月所出現的物種個數；b 為在b 月所出現的物種個數。

使用CANOCO 5.0 軟件對不同月份的物種進行主成分分析（PCA），并作圖。

2 結果與分析

2.1 人工沙棘林螟蛾科物種組成分析

2014 年5—10 月，總共捕獲螟蛾科19 屬的20 個物種，共468 個個體。除叉斑螟屬有2 個物種外，其他各屬只有1 個物種。其中，庫氏歧角螟（Endotricha kuznetzovi）是優勢種（50.86%）；曲紋叉斑螟（Furcata karenkolla）（1.07%）、竹淡黃野螟（Demobotys pervulgalis）（9.66%）、中白長鱗斑螟（Vinicia gypsopa）（8.79%）、四斑絹絲野螟（Glyphodes quadrimaculalis）（3.43%）、甜菜青野螟（Spoladea recurvalis）（2.36%）、貫眾伸喙野螟（Mecyna gracilis）（4.29%）、旱 柳 原 野 螟（Proteuclasta st?tzneri）（1.71%）、卡夜斑螟（Nyctegertis lineana）（3.86%）、橫線鐮翅野螟（Circobotys hererogenalis）（3.86%）、紅緣須歧野螟（Trichophysetis rufoterminalis）（5.15%）共10 種昆蟲為常見種；擬雙色斑螟（Furcata paradichromella）（0.43%）、棉褐環野螟（Haritalodes derogatus）（0.86%）、銀翅黃紋草螟（Xanthocrambus argentarius）（0.64%）、泰山簇斑螟（Psorosa taishanella）（0.86%）、紅紋細突野螟（Ecpyrrhorrhoe rubiginalis）（0.43%）、三條扇野螟（Pleuroptya chlorophanta）（0.21%）、刺刺類斑螟（Phycitodes albatella）（0.43%）、直紋野螟（Pyrausta noctualis）（0.64%）、紅帶峰斑螟（Acrobasis rufizonella）（0.86%）共9 種昆蟲為稀有種（表1）。

表1 人工沙棘林螟蛾科物種組成

2.2 人工沙棘林螟蛾科的時間動態變化

7 月雖然雨天較多，但是該月的螟蛾科物種數與8 月的物種數相等，均為15 種，同時也是所含物種數最多的月份。在夏季，螟蛾科物種的數量隨著溫度的升高而增長，溫度越高數量越大，并在7、8 月達到高峰期。8 月下旬以后，隨著溫度的下降，螟蛾科的物種數開始呈現明顯的下降趨勢。10 月時，昆蟲開始準備越冬，此時羽化的螟蛾科物種數量降到最低（圖1）。

螟蛾科的總個體數隨時間的變化呈現先上升后下降的趨勢。其中，7 月的個體數達到峰值，為259 頭，顯著高于其他月份。8 月的個體數次之，為116 頭。10 月個體數最低，為4 頭。5、6 月的個體數分別為34、38 頭，高于9 月的17 頭（圖2）。

山西農業大學林業生態站螟蛾科的優勢種為庫氏歧角螟，它在7 月的發生量為最多，高達220 頭。8 月位居第2，為17 頭。其余4 個月沒有庫氏歧角螟羽化（圖3）。

2.3 人工沙棘林燈下蛾類群落多樣性及相似性分析

表2 人工沙棘林螟蛾科多樣性分析

從表2 可以看出，8 月螟蛾科的多樣性指數最高，為2.322 8；其次為6 月，為1.809 6；10 月的多樣性指數最低，為0.248 5。5 月的均勻度指數最高，為0.994 5；7 月最低，為0.293 2。8 月的優勢度指數最低，為0.116 7，而7 月的優勢度指數高達0.723 7。在豐富度指數評估中，小于1.000 0 的只有5 月和10 月，8 月的豐富度指數最高，為2.945 1。8 月的多樣性指數和豐富度指數在調查期內是最高的，而優勢度指數在這個月最低；5 月是均勻度指數最高。

從表3 可以看出，10 月與5、6、7 月的螟蛾科群落相似性均為0，6 月與7 月的群落相似性最高，為0.750 0，其次為7 月與8 月之間的相似性，為0.733 3。5 月與7、8 月的群落相似性一樣高，均為0.333 3。

表3 不同月份螟蛾科群落相似性分析

從圖4 可以看出，5 月與6 月形成的夾角較小，說明這2 個月的相關性最高。9 月與6 月相關程度高于9 月與10 月。竹淡黃野螟、中白長鱗斑螟更受5 月天氣的影響；貫眾伸喙野螟較受6 月天氣的影響；庫氏歧角螟、四斑絹絲野螟和紅緣須歧野螟更容易受7 月天氣的影響；卡夜斑螟最容易受8 月天氣的影響；橫線鐮翅野螟最容易受9 月天氣的影響；約1/2 的螟蛾科種群受到了10 月天氣的影響。

從圖5 可以看出，曲紋叉斑螟、擬雙色斑螟和竹淡黃野螟聚在一起，說明這3 個物種的數量較為相近。與庫氏歧角螟數量最相近的為中白長鱗斑螟。5 個物種中，庫氏歧角螟的圖標最大，說明該物種的數量最多。

3 結論與討論

由于沙棘林具有較好的生態和經濟價值，它已經成為了晉西北地區生態恢復的重要備選樹種。而螟蛾科昆蟲的嚴重危害造成了林分質量下降和生態功能受損等問題，因此，沙棘灌木林的科學、健康經營管理已成為晉西北地區水土保持和生態恢復亟需關注的問題。本試驗主要通過研究山西農業大學林業生態站沙棘林內螟蛾科的物種組成、發生規律以及物種多樣性變化，旨在研究沙棘灌木林內螟蛾科害蟲的動態分布規律，為害蟲的預測預報、綠色防控，維護沙棘灌木林的健康提供本底資料，同時為人工沙棘林的經營、生物多樣性保護提供科學依據。結果表明，人工沙棘林物種數量動態變化表現為7 月（259 頭）＞8 月（116 頭）＞6 月（38 頭）＞5 月（34 頭）＞9 月（17 頭）＞10 月（4 頭）。庫氏歧角螟是人工沙棘林螟蛾科的優勢物種，主要在7 月集中羽化，是人工防治的最佳時期。人工沙棘林燈下螟蛾科Shannon-Wiener 多樣性指數、Pielou 均勻度指數、Simpson 優勢度指數、Margalef 豐富度指數均隨時間的變化而變化。Shannon-Wiener 多樣性指數最大值出現在8 月，Pielou 均勻度指數最大值出現在5 月，Simpson 優勢度指數最大值出現在7 月，Margalef 豐富度指數最大值出現在8 月。6 月與7 月的群落相似性最高。

庫氏歧角螟以50.86%的最大比例成為山西農業大學人工沙棘林的優勢種，說明當地的小生境更加適合庫氏歧角螟的生長發育。在該片10 年生的沙棘林中總共有20 種螟蛾科的物種，說明當地的生態環境較好。昆蟲的物種數從5 月開始到10 月結束呈現先增后減的趨勢，并在7、8 月物種數達到最高，說明溫度較低時會影響昆蟲的羽化，而高溫的天氣更加利于昆蟲的生長發育，這與昆蟲自然的生長發育規律相符合。庫氏歧角螟作為優勢種主要集中在7 月羽化（220 頭），而當月總共羽化的螟蛾科個體數為259 頭，說明盡管7 月與8 月羽化的物種數一樣多，但是7 月羽化最多的是庫氏歧角螟，而其他的螟蛾科昆蟲在8 月開始達到羽化盛期，而此時庫氏歧角螟已經達到羽化末期。螟蛾科昆蟲在5 月開始陸續羽化，并在7 月份數量達到最多，說明在7 月份可以通過噴化學農藥來防治成蟲。約1/2 的螟蛾科種群受到了10 月天氣的影響，原因是在10 月溫度降低，昆蟲準備進入越冬狀態。此時可以通過焚燒枯枝爛葉等方法來殺死在地面越冬的昆蟲。

在不同的季節，隨著環境的顯著差異和植物的物種多樣性變化，昆蟲的多樣性、均勻度、豐富度和優勢度也會隨著發生一些變化[21]。多樣性指數是指群落的復雜程度。它不僅可以反映群落的富集度和變異程度，而且還可以映射出一個群落在不同的地理環境條件下的發展趨勢[22]。人工沙棘林螟蛾科的多樣性指數隨時間的變化呈現出一定的規律性，盡管7 月與8 月的螟蛾科物種數一樣多，但是庫氏歧角螟占了很大的比例，而其他物種的個體數較少，因此，多樣性指數最高的為8 月。9、10 月因氣候變冷，一些常見類群和稀有類群因為不利的溫度條件而減少或消失，最終導致了種群的多樣性指數下降。多樣性指數與均勻度指數一起象征著群落的穩定性。這2 個參數值越高，說明這個生態系統的結構越穩定，對外界不良環境的抵抗能力也就越強[23]。在本研究中，8 月的多樣性指數最高，均勻度指數也相對較高，說明8 月的生態系統最穩定。而該月份的多樣性指數和均勻度指數都較高的原因是在炎熱的夏季，植物的多樣性較高，且生長比較旺盛，適合昆蟲所需要的食物來源的可能性較大。7、8 月的豐富度指數要顯著高于其他4 個月，原因是7、8 月份的溫度較高，昆蟲羽化速度加快，整個螟蛾科的數量也較多。優勢度指數的變化與均勻度和多樣性指數的變化相反[24-26]。當一個環境中的優勢度指數較高時，說明該環境下物種數量的分布越不均勻，優勢種在此生態系統中的地位越顯著，相應的均勻度和多樣性的指數也會相對降低。在7 月，多樣性指數和均勻度指數相對較低，而此時的優勢度指數最高，說明本研究結果符合上述結論。這與姬蘭柱等[24]的研究結果相同。

生物多樣性是近年來植物和昆蟲群落結構研究的熱點，通過對生物多樣性的研究可以更好地了解當地的生物群落與生態環境的適應情況[27-28]。前人的研究結果表明，植被的多樣性越高，昆蟲的多樣性也會隨著增高[29]。本研究也證明了這個問題。山西農業大學林業生態站的人工沙棘林作為沙棘品種的引種、培育基地，對生態脆弱區沙棘林的栽培和經營具有很高的借鑒價值。庫氏歧角螟的發生量最高，該研究結果為晉西北地區沙棘灌木林的健康經營提供了科學依據，為當地螟蛾科害蟲防治提供了本底數據，同時也為害蟲防治時期的選擇提供了參考資料。