白術田昆蟲群落結構及多樣性研究

張明潔，路淑娟，王紹敏，王付彬，郭文秀，于毅

（1.山東省農業科學院植物保護研究所/山東省植物病毒學重點實驗室，山東 濟南 250100；2.山東農業工程學院，山東 濟南 250100；3.濟寧市農業科學研究院，山東 濟寧 272031）

白術（Atractylodes macrocephala）又名于術、冬術、浙術，為菊科（Asteraceae）蒼術屬（Atractylode s）多年生草本植物［1］，喜涼爽氣候，怕高溫高濕［2］。白術作為一味傳統中藥，始載于《神農本草經》，被列為上品［3］，性溫、味甘、微苦，具有健脾益氣、燥濕利水、止汗、安胎等功效［4］。現代研究表明，白術在抗衰老、抗腫瘤、抗炎、調節胃腸功能、抗老年癡呆等方面亦具有一定的藥理作用［5-7］。

中藥材是中醫藥事業發展的物質基礎，也是中國的戰略性資源［8］。隨著生活質量的提高，人們的健康意識也在不斷增強，中醫藥受到廣泛關注，中藥材的種植也隨之成為重點農業生產項目之一［9］。白術作為全國中藥材市場上常用大宗藥材品種，因其自身的藥用價值與種植優勢，多年來暢銷于市，是不可代替的一味藥材，占據著獨特地位［10］。目前關于白術的研究主要集中在有效成分提取與合成［11］及其藥理作用方面［12-14］，而關于白術種植過程中的昆蟲群落研究還未見報道。昆蟲作為生態系統的重要組成部分，研究其群落結構及其多樣性不僅能探究昆蟲群落的自我平衡調節能力，還可對害蟲的暴發成災進行預測預警［15，16］。因此，掌握白術田昆蟲群落及多樣性，有助于了解白術田昆蟲發生規律與動態，制定科學有效的害蟲防控措施，為白術的科學種植提供依據。

1 材料與方法

1.1 調查地點和時間

本試驗于山東省濟寧市高新區接莊鎮福銘祥中藥材種植產業園（35°20′50″N，116°43′25″E）進行。白術種植時間為2019年5月，種植面積130公頃，常規管理，整個生長過程中不噴施任何殺蟲劑。

1.2 調查方法

試驗采取馬來氏網取樣法收集白術田昆蟲［17］。利用昆蟲自然遷徙的習性，昆蟲飛行碰到黑色阻隔篩網后一直向上飛行，飛至最高點會順著進口進入收集瓶［18］。選取通風且陽光充足的白術田核心區安放馬來氏網（中國科學院動物研究所提供），用固定繩索拉緊馬來氏網的各個網面，使網脊的傾斜角度在35°～45°。為便于爬行類昆蟲的收集，中間的黑色阻隔篩網與地面之間避免出現縫隙［19］。收集自5月5日開始，每7～10 d收集一次，至白術采收期10月20日為止。收集完成后，剔除雜物，用80%乙醇保存，然后進行鑒定、計數。

1.3 數據分析

白術田昆蟲群落多樣性以科為單位，計算相關參數［20］。計算公式如下：群落豐富度（N）為昆蟲個體總數；Shannon-Wiener多樣性指數（H′）＝-為第i科的個體總數（Ni）占昆蟲個體總數（N）的比例，S為群落中的科數；豐盛度指數（d）＝（S-1）/lnN；Pielou均勻度指數（J）＝H′/Hmax＝H′/ln S，Hmax為H′的最大理論值，即假定群落內各個物種均以相同比例存在時的H′值；Simpson優勢度指數（C）

2 結果與分析

2.1 白術田昆蟲群落組成

白術田生長期共收集到昆蟲9 543頭，隸屬于膜翅目（Hymenoptera）、雙翅目（Diptera）、半翅目（Hemiptera）、鱗翅目（Lepidoptera）、鞘翅目（Coleoptera）、脈翅目（Neuroptera）、革翅目（Dermaptera）共7目，其中雙翅目、膜翅目、半翅目為優勢類群，其昆蟲個體數量分別為5 838、2 035、1 335頭，占昆蟲個體總數的61.18%、21.32%、13.99%。鱗翅目與鞘翅目昆蟲個體數量占昆蟲個體總數的比例均低于10%，脈翅目與革翅目的昆蟲個體數量所占比例不足1%。

昆蟲群落組成如表1所示，加上革翅目蠼螋科（Forficulidae）、脈翅目草蛉科（Chrysopidae），共60科。雙翅目的優勢類群為蠅科（Muscidae）、搖蚊科（Chironomidae）、水虻科（Stratiomyidae），其昆蟲個體數量分別占雙翅目昆蟲個體總數的30.97%、18.40%、10.84%。膜翅目的優勢類群為繭蜂科（Braconidae）、姬蜂科（Ichneumonidae）、姬小蜂科（Eulophidae），其昆蟲個體數量分別占膜翅目昆蟲個體總數的40.93%、33.96%、12.48%。半翅目的優勢類群為葉蟬科（Cicadellidae）、蚜總科（Aphididae）、粉虱科（Aleyrodidae），其昆蟲個體數量分別占半翅目昆蟲個體總數的49.81%、24.87%、14.01%。鱗翅目的優勢類群為菜蛾科（Plutellidae）、夜蛾科（Noctuidae），其昆蟲個體數量分別占鱗翅目昆蟲個體總數的47.78%、35.00%。鞘翅目的優勢類群為葉甲科（Chrysomelidae）、瓢蟲科（Coccinellidae），昆蟲個體數量分別占鞘翅目昆蟲個體總數的46.15%、41.96%。

表1 白術田昆蟲群落組成

2.2 白術田昆蟲群落時間動態

如圖1所示，不同類群的發生動態有所不同，但主要集中于6月中旬到7月。其中，蠅科昆蟲個體數量相較而言整體處于較高水平，在整個生長期出現四個小高峰，分別為5月12日、6月30日、7月21日、8月25日。搖蚊科昆蟲個體數量在6月30日呈爆發式增長，7月7日達到高峰，蟲口數量達654頭，此后發生數量直線下降。水虻科昆蟲個體數量在6月中旬與7月中旬居多；繭蜂科昆蟲個體數量在6月23日開始增長，7月14日達到最高水平；姬蜂科昆蟲個體數量在5月19日出現高峰期，此后保持穩定水平；姬小蜂科昆蟲個體數量在5月12日出現高峰期；葉蟬科昆蟲個體數量在7月7日出現高峰期，7月份個體數量最多；蚜總科昆蟲個體數量在5月5日出現高峰期，此后一直處在較低水平。

圖1 白術田主要昆蟲類群的動態變化

在白術生長期內，昆蟲群落豐富度（N）呈現“降-升-降”的變化趨勢，7—8月處于較高水平（圖2）。昆蟲群落Shannon-Wiener多樣性指數（H′）除5月19日（0.9782）及8月25日（0.5790）較低外，其他時間水平相對較高，且變化較為穩定（1.1591～2.5165）（圖3）。昆蟲群落豐盛度指數（d）除5月19日較低（1.3746）外，其他時間維持在較高水平（1.8855～4.2128）（圖4）。昆蟲群落Pielou均勻度指數（J）除8月25日較低外，整個生長期均較穩定（圖5）。昆蟲Simpson優勢度指數（C）在5月12日、5月19日、7月7日及10月20日較為明顯（0.4039～0.5692），其他時間優勢度不明顯（≤0.4039）（圖6）。

圖2 白術田生長期內昆蟲群落豐富度（N）時間動態

圖3 白術田生長期內昆蟲群落Shannon-Wiener多樣性指數（H′）時間動態

圖4 白術田生長期內昆蟲群落豐盛度指數（d）時間動態

圖5 白術田生長花期內昆蟲群落Pielou均勻度指數（J）時間動態

圖6 白術田生長期內昆蟲群落Simpson優勢度指數（C）時間動態

3 討論與結論

作為生態系統中的組成部分，昆蟲群落對于維持生態系統的物種多樣性和生態平衡，促進物質轉化、能量流動和信息傳輸具有重要作用［21］。本次研究共采集到昆蟲標本9 543頭，隸屬于7目共60科。白術田優勢昆蟲類群（各目中數量占比＞10%）為蠅科、搖蚊科、水虻科、繭蜂科、姬蜂科、姬小蜂科、葉蟬科、蚜總科、粉虱科、菜蛾科、夜蛾科、葉甲科、瓢蟲科，其中蠅科昆蟲數量最多，葉蟬科、蚜總科、粉虱科、菜蛾科、夜蛾科是為害白術主要害蟲，瓢蟲科昆蟲是白術田害蟲的主要天敵。

在整個生長期，白術田昆蟲群落豐富度相對較高的時期集中在5月初及7—8月，5月初以蚜總科數量最多，表明白術田此時受蚜蟲為害嚴重。7月正處于白術盛花期，此時以雙翅目中的蠅科、搖蚊科及膜翅目中的繭蜂科昆蟲數量最多，膜翅目與雙翅目昆蟲為植物的主要傳粉昆蟲類群［22，23］，在長期進化過程中與植物形成穩定的相互關系。不同植物的傳粉昆蟲種類存在較大差異，因此，我們推測，蠅科、搖蚊科及繭蜂科昆蟲可能為白術的主要傳粉類群，在白術開花結籽階段起到重要作用。

昆蟲群落是生態系統的反映。昆蟲群落穩定性高，表明具有較好的生態系統質量；昆蟲群落結構越不穩定，蟲害風險越高［19，24］。其發生與周圍環境、耕作制度、用藥情況及氣候有密切關系。在白術整個生長期，昆蟲種類豐富，昆蟲群落Shannon-Wiener多樣性指數維持在較高水平，Pielou均勻度指數總體平穩，僅8月25日Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou均勻度指數相對較低，這主要與該時期蠅科等昆蟲數量偏多而其他昆蟲類群數量相對較少有關。就整體而言，白術田昆蟲種群結構較為穩定。

本研究表明，白術田昆蟲群落豐富，5月上旬蚜蟲可能為白術田的主要害蟲，雙翅目、膜翅目昆蟲為白術田花期的優勢昆蟲類群，對植物開花結籽的作用極為重要［25］。明確白術的昆蟲群落結構，可為白術的科學種植與管理提供理論依據。