平朔矿区复垦林地蛾类调查及多样性分析

王菊平，贺沛芳，石保明，贺振伟，赵 峰，岳建英，曹天文

（1.山西省农业科学院植物保护研究所，山西太原030032；2.平朔煤炭工业公司，山西朔州036006；3.山西省生物研究所，山西太原030006）

生态恢复中的一个关键成分是生物体，因而生物多样性的研究在生态恢复计划、项目实施和评估过程中具有重要的作用[1]。平朔矿区土地复垦与生态重建工作开始于20世纪90年代初，人工重建的森林生态系统现已初具规模。

2007年6—9月，我们初步对山西省平朔矿区复垦林地的蛾类昆虫资源进行了系统调查，并且进行了区系组成和多样性分析，以期为平朔矿区复垦林地的管理、生态恢复和虫害控制提供科学依据。

1 调查样地与研究方法

1.1 调查样地的自然概况

平朔矿是我国大型的露天开采煤矿，地处黄土高原东部、山西省北部的朔州市平鲁区境内，东经112°10′～112°30′，北纬39°23′～39°37′。矿区属典型的温带半干旱大陆性季风气候，冬春干燥少雨、寒冷、多风，夏秋降水集中、温凉少风[2]，矿区平均气温为4.8～7.8℃，年降水量为450mm左右，而年蒸发量为年降水量的5倍左右[3]。

矿区复垦地主要有南排土场、西排土场和内排土场。各排土场的立地地形分为平台和边坡2类。根据复垦时间和植被类型的不同，调查组筛选出4个具有代表性的样地作为调查点：1.南排土场12号平台（S12）；2.南排土场2号平台（S2）；3.西排土场 5 号平台（W5）；4.内排土场 18 号平台（N18）（表1）。

表1 调查样地及植被情况

1.2 研究方法

1.2.1 调查方法 调查工作于2007年6月上旬开始，到9月下旬结束。6，7，9月各调查1次，8月分别在上旬、下旬各调查1次。每次调查2 d以上。调查方法为灯诱法，诱集时间一般20：30—23：30。

将诱集的昆虫标本作好采集记录，然后集中带回实验室进行整理鉴定，并统计各个调查点每次采集标本的种类和个体数量。在标本鉴定工作中，以参考权威著作[4-5]和山西省及临近省的地方志等文献[6-11]为主，遇到疑难种类则送请有关权威专家审核鉴定。

1.2.2 分析方法 根据调查记录与采集的标本，分别统计不同生境、不同复垦时间采集的蛾类昆虫数量，并运用相关公式进行多样性分析[3，12-13]。

本文运用的多样性指数公式为：（1）物种丰富度指数（Margalef指数）：R＝（S－1）/ln N；（2）Shannon-Wiener多样性指数：H′＝-∑Piln Pi；（3）Pielou 均匀度指数：E＝H′/H′max。

其中，R为Margalef物种丰富度指数；S为群落中的总种数；N为样地中所有物种的总个体数；Ni为第 i种的个体数；H′为 Shannon-Wiener多样性指数；Pi为种i的个体数占群落中总个体数的比例（Ni/N）；E 为 Pielou均匀度指数；H′max为最大的物种多样性指数（ln S）。

2 结果与分析

2.1 区系组成

本次调查共捕获蛾类标本1 359号，鉴定出155种，隶属于12科，结果如表2所示。

表2 平朔矿区复垦林地蛾类区系组成

由表2可知，天蛾科Sphingidae3种，枯叶蛾科Lasiocampidae 3种，舟蛾科Notodontidae 1种，毒蛾科Lymantriidae2种，木蠹蛾科Cossidae4种，夜蛾科Noctuidae99种，尺蛾科Geometridae31种，螟蛾科Pyralidae 8种，苔蛾科Lithosiidae1种，波纹蛾科Thyatiridae1种，鞘蛾科Coleophoridae1种，卷蛾科Tortricidae1种。调查结果表明，夜蛾科Noctuidae为优势类群，个体数占全捕获量的63.94%，种数占总种数的63.87%。尺蛾科Geometridae、螟蛾科 Pyralidae、天蛾科 Sphingidae、枯叶蛾科Lasiocampidae、木蠹蛾科Cossidae、毒蛾科Lymantriidae这6个科为常见类群。舟蛾科Notodontidae、苔蛾科 Lithosiidae、波纹蛾科Thyatiridae、鞘蛾科Coleophoridae、卷蛾科 Tortricidae分布狭窄而且个体数量少，为稀有类群。

蛾类昆虫群落在不同样地间个体数变化幅度较小，优势类群和常见类群在各样地间分布比较均匀，未见有集中分布于个别样地的现象。其中，夜蛾科在各样地所捕获的蛾类昆虫中无论是种类还是数量上都占有很大比例（表2）。

2.2 蛾类发生的时间动态

对不同时间采集到的蛾类种类和个体数量进行统计分析，结果（图1）表明，平朔矿区复垦林地蛾类昆虫物种数和个体数在8月达到最高，物种数在8月初达到最高后开始下降，个体数则持续到8月下旬才开始下降，到9月显著降低。物种数和个体数在7月都稍有下降，这可能与当时气候情况有关，7月份调查时正值降雨，对标本的数量和种类可能都有一定的影响。可见，8月是平朔矿区蛾类昆虫的盛发期，到9月中旬物种数和个体数都有明显下降。

2.3 多样性分析

生物群落多样性是群落可测特性之一，是研究群落水平的重要指标。依据调查统计数据，各样地蛾类昆虫群落的多样性指数如表3所示。

表3 不同样地蛾类昆虫多样性指数

由表3可知，各样地蛾类昆虫从大到小依次为：西排土场5号平台（W5）＞南排土场12号平台（S12）＞南排土场2号平台（S2）＞内排土场18 号平台（N18），这与均匀度（E）、最大的物种多样性（H′）、物种丰富度（R）的顺序一致。

平朔矿区复垦林地蛾类群落的多样性受季节、复垦时间、复垦模式等多种因素的综合作用。受季节影响，该区蛾类发生比较集中，物种数和个体数均在8月达到最高，9月中旬有明显下降。为了研究不同复垦时期植物多样性变化状况，将复垦时期划分为复垦初期（1～5 a），复垦中期（6～10 a），复垦后期（10 a以上）[12]。4个样地的复垦时间分别为：样地W5复垦时间为11 a、样地S12复垦时间为15 a、样地S2复垦时间为15 a、样地 N18复垦时间为 6 a。其中，样地 W5，S12，S2均进入复垦后期，只有样地N18刚进入复垦中期，本文运用相关多样性指数公式所测得的蛾类群落多样性的顺序中样地N18排在最后，可见复垦时间对蛾类群落丰富度和多样性有一定的影响。3个进入复垦后期样地中，样地W5种植模式为沙棘、枸杞、刺槐混栽，枸杞种植失败，沙棘（乔）长势较弱，刺槐（灌）为优势种，同时由于平台的复垦较好，群落内草本植物的多样性较高，样地内草本、乔木、灌木分布均匀；样地S12种植模式为刺槐林，局部有榆树、臭椿、山杏、槭树，同时边坡刺槐、沙棘混交长势良好，大籽蒿入侵为优势群，杂草种类较少；样地S2原始种植模式为柠条、冰草、沙打旺、草木樨、沙棘、刺槐，之后沙打旺、草木樨、沙棘、刺槐、冰草相继退化，柠条成为单一的优势群落，只有刺槐零星分布，平台路边有油松、榆树分布。根据样地内现有植物种类的不同配置模式，3个进入复垦后期的样地中，植物群落的丰富度和多样性由高到低依次为W5，S12，S2，与本文运用相关多样性指数公式测得蛾类群落多样性W5＞S12＞S2的顺序一致。可见，植被组成的复杂性，不同植被配置模式对蛾类群落多样性的影响不同，其中，草本、灌木和乔木多层次配置的蛾类群落多样性最高。

3 讨论

本研究对平朔矿区蛾类群落多样性进行比较系统的调查，共记录到蛾类昆虫12科155种。其中，夜蛾科为优势种群，尺蛾科、螟蛾科、天蛾科、枯叶蛾科、木蠹蛾科、毒蛾科6科为常见类群。可见，在平朔矿区生态系统中，夜蛾科在各样地所捕获的蛾类昆虫中无论是在种类还是数量上都占很大比例，这与其食性杂、适应性强，且矿区复垦林地大部分植物均为其适宜的寄主有一定关系。蛾类群落在不同样地间个体数变化辐度较小，优势类群或常见类群（如夜蛾科、尺蛾科、螟蛾科等）在各样地间分布比较均匀，未见在个别样地有集中分布的现象。这与平朔矿区各排土场植被条件相似有关。平朔矿区蛾类群落多样性的研究结果表明，植被组成的复杂性、不同植被配置模式对蛾类群落多样性的影响不同，其中，草本、灌木和乔木多层次配置最好。

［1］康恩胜，宋子岭，庞文娟.生物多样性原理在采煤废弃地复垦中的应用[J].露天采矿技术，2005（5）：78-84.

［2］李晋川，白中科.露天煤矿土地复垦与生态重建（平朔露天矿的研究与实践）[M].北京：科学出版社，2000：5.

［3］郭逍宇，张金屯，宫辉力，等.安太堡矿区复垦地植被恢复过程多样性变化[J].生态学报，2005，25（4）：763-769.

［4］中国科学院动物研究所.中国蛾类图鉴（Ⅰ～Ⅳ）[M].北京：科学出版社，1982.

［5］周尧.中国蝴蝶志[M].郑州：河南科学技术出版社，1999.

［6］王绪捷.河北森林昆虫图册 [M].石家庄：河北科学技术出版，1985：130-163.

［7］申效诚，王爱萍，张书杰.夜蛾科昆虫区系研究Ⅱ.中国各省区夜蛾的分布及相似性分析 [J].华北农学报，2008，23（5）：151-156.

［8］曹天文，王天录，樊智敏，等.中条山混沟原始森林鳞翅目昆虫考察报告Ⅲ（夜蛾科）[J].山西农业科学，2007，35（12）：48-50.

［9］王菊平，郝晓鹏，张吉，等.管涔山汾河源头鳞翅目昆虫考察报告Ⅰ[J].山西农业科学，2008，36（12）：69-71.

［10］任应党，申效诚，孙浩，等.河南昆虫、蜘蛛、蜱螨的区系成分和分布地理研究[J].华北农学报，2011，26（1）：204-209.

［11］田秀丽，孙彦辉.六星黑点豹蠹蛾风险性分析和管理措施[J].天津农业科学，2008，14（1）：58-60.

［12］刘萍，仲雨霞，付必谦，等.北京野鸭湖湿地膜翅目群落多样性及生态分布 [J].首都师范大学学报：自然科学版，2008，29（2）：38-44.

［13］许建伟.黄土区大型露天矿复垦地植物多样性及影响因素研究[D].太谷：山西农业大学，2008.