山西省晋西7—8月草地蝗虫种的多样性及丰富度研究

武晓梅　张夏刚　苏军虎　周恩芳　李宝　刘旗　闫科技

摘要：研究了山西省吕梁市方山县草地蝗虫种的多样性指数、丰富度和均匀度。结果表明该地区7～8月草地蝗虫有7科、18属、27种。其中，山地草原有6科、17属、20种；山地草甸有4科、9属、12种；灌木草丛有3科、6属、8种，斑翅蝗科和网翅蝗科是各群落的优势类群。3个草地类的蝗虫群落共有种较少，证明各群落具一定的相对独立。α多样性指数依次是：山地草原的S=20，E=0.719 6，D=0.933 0，H′=2.823 7；山地草甸的S=12，E=0.933 0，D=0.0.818 5，H′=2.318 5；灌木草丛的S=8，E=0.912 2，D=0.651 6，H′=1.912 6。β多样性指数依次是：Ⅰ—Ⅱ=8，Ⅰ—Ⅲ=11，Ⅱ—Ⅲ=7。证明山地草原蝗虫群落比其余2个群落更加稳定。

关键词：草地蝗虫；多样性；均匀度；丰富度

中图分类号：S 431.3 文献标识码：A 文章编号：10095500（2013）01003406

大量文献资料证明，蝗虫是最具代表性的草地害虫之一＼[1-3＼]。这类害虫抗逆性强，寄主植物种类多，分布广泛。同时繁殖能力强，因而种群密度大，为害时间长，危害程度重＼[4＼]。

种的丰富度、均匀度和多样性指数是描述群落在种类组成、分布格局、结构、功能和动态方面差异性的一个重要测度值，也是评价生物群落稳定性的一个重要指标＼[5，6＼]。深入探讨草地蝗虫多样性指数及种的丰富度和均匀度不仅有重要的理论意义，而且对提高草地蝗虫管理技术有较高的应用价值＼[7-12＼]。

对山西省吕梁市方山县草地蝗虫种的丰富度、均匀度和多样性研究报道很少。为了能够从群落水平上探索草地蝗虫及其灾害发生与发展规律，从宏观上调控草地蝗虫管理，从微观上采取有效防治措施，达到提高草地整体管理水平和蝗虫的精确性可持续控制目的，2011年7～8月在山西省吕梁市方山县对草地蝗虫多样性、种的丰富度及均匀度进行了调查研究。

1 研究区域自然概况

研究区域位于山西省吕梁市方山县，地处黄河中游的晋西黄土高原，吕梁山脉北部西侧。东连娄烦、交城县，南接离石区，西靠临县，北与兴县、岚县畸连，全县总面积14.158×104hm2。由于长期流水侵蚀切割，地形破碎，梁峁起伏，沟谷纵横，构成中山、低山、丘陵、河谷等多种地貌形态＼[2，3＼]。海拔在986～283 0 m。属暖温带大陆性季风气候，年均气温在6.5～10.6 ℃，全年无霜期130～190 d，年均降水量450～600 mm，年均蒸发量2 090.8 mm。天然草地3.286×104hm2，占总土地面积23%，主要植被有亚高山草甸、山地草甸、山地草原、灌木草丛和疏林草原等＼[13，16＼]。地形、地貌、土壤及草地植被类型的多样性孕育了特定的草地蝗虫区系。

2 研究方法

2.1 方法与内容

2.1.1 样地选择 以山地草原、山地草甸和灌木草丛为调查样地，每1个样地为1个蝗虫群落，分别用罗马数字依次编号为群落Ⅰ、群落Ⅱ和群落Ⅲ，每一样地面积不小于3 000 hm2。

2.1.2 时间 自2011年7月20日至8月10日，每间隔4 d调查1次，共调查6次，每次调查1 d，每天早晨8∶00～11∶00时、下午3～6时各调查1次。每次调查分3个组在各样地同时进行。

2.1.3 方法 用昆虫取样框（100 cm×100 cm×30 cm）抽样15次，逐样方收集蝗虫标本，并带回室内检索，按群落统计种类和数量。统计过程中剔除个体数为零的样本。

2.1.4 内容 调查蝗虫种类和数量组成，通过数理统计与分析，测算各样地或蝗虫群落种的丰富度、均匀度和多样性指数，对调查区域蝗虫的生物多样性作出综合评价。

2.1.5 采用的生物多样性指数

（1）α多样性计算方法＼[5 ＼]

①Patrick指数 D=S ……（1）

式中：D为Patrick指数，S为物种数。

②Shannon指数 H′=-∑mi=1pilnpi

式中：H′为Shannon指数，pi为重要值。

③Simpson指数 D=1-∑pi2

④均匀度指数 E=H′/lnS

（2）β多样性计算方法＼[6 ＼]

⑤相异性系数 CD=1-2 c/a+b

式中：CD为相异性系数，a与b分别为2个群落各自的物种数，c为2个群落共有的物种数。

⑥Cody指数 β=〔g（H）+I（H）〕/2

式中：β为Cody指数，g（H）为沿生境梯度H增加的物种数，1（H）为沿生境梯度丢失的物种数。

⑦群落共有度 CP=（c/a+b-c）×100%

式中：a为群落A的物种数，b为群落B的物种数，c为群落A和群落B共有的物种数。

3 结果与分析

抽样270个，采集到各种蝗虫标本23 058头，分隶于7科、18属、27种，群落Ⅰ有6科、17属、20种，群落Ⅱ有4科、9属、12种，群落Ⅲ有3科、6属、8种（表1）。

3.1 区系组成

吕梁市方山县草地蝗虫种类组成比较复杂，区系成分含山地草原蝗虫群落、山地草甸蝗虫群落和灌木草丛蝗虫群落（表2）。比较上述3个蝗虫群落可得出以下特点。

（1）群落I比群落Ⅱ和群落Ⅲ的科、属、种数都多，而群落Ⅱ又比群落Ⅲ的科、属、种数多（表2）。

（2）3个群落中蝗虫共有种比较少，β多样性指数为Ⅰ-Ⅱ8种，占总数的29.6%，Ⅰ-Ⅲ和Ⅱ-Ⅲ群落间各共有3种，分别占总种数的11.1%。

（3）3个群落的优势种有一定的差异性，其中，群落Ⅰ的优势种有黄胫小车蝗、疣蝗和蒙古束颈蝗，群落Ⅱ的优势种有狭翅雏蝗、黄胫小车蝗和素色异爪蝗，群落Ⅲ的优势种有中华蚱蜢、短星翅蝗和黄胫小车蝗。

（4）单种属和寡种属比例较大是3个群落的共同特征。

（5）斑翅蝗科和网翅蝗科是各群落的优势类群。

3.2 各群落蝗虫种的丰富度、均匀度和多样性分析

3.2.1 α多样性分析 依据上述α多样性分析计算式计算结果见表3。

3个蝗虫群落种的丰富度排序是：山地草原蝗虫群落>山地草甸蝗虫群落>灌木草丛蝗虫群落。均匀度排序是：山地草原蝗虫群落<山地草甸蝗虫群落>灌木草丛蝗虫群落。种的多样性排序是：山地草原蝗虫群落>山地草甸蝗虫群落>灌木草丛蝗虫群落。

3.2.2 蝗虫种的丰富度分析 物种丰富度是物种多样性最简单的测度＼[18＼]。山地草原蝗虫群落种的丰富度（S =20）比山地草甸蝗虫群落种的丰富度（S =12）高0.67倍，比灌木草丛蝗虫群落种的丰富度（S=8）高1.50倍（表3）。由于种类丰富度越大，多样性指数越高＼[18＼]，所以种丰富度排序与种的多样性排序是一致的。3个草地类型的地形地貌和寄主植物种类组成的多样性是造成种的丰富度和多样性差异性的主要原因。

3.2.3 蝗虫种的均匀度分析 均匀度是指群落中不同物种分布的均匀成度。山地草原蝗虫群落种的丰富度虽然最高，但种的均匀度却最低，为0.719 6（表3）。这是因为山地草原地形、坡度变化大，植被类型和植物镶崁体多，致使草地蝗虫分布不均匀，似有核心分布或嵌纹分布的特点。山地草甸蝗虫生境要素性比其他两个生境相对简单得多，因而蝗虫分布就更加均匀，似有波松分布特点。

3.2.4 多样性指数 物种多样性指数即是将物种丰富度和均匀度用一个公式来进行测度，以便同时反映群落中种类数目的变化、种内个体分布格式的变化，以及生物群落在组成、结构、功能和动态方面表现出的丰富多彩的差异性。表3中多样性指数（D、H′）的差异性，说明3个蝗虫群落在种类组成、结构、功能和动态变化等方面的稳定性不同，尤其是山地车草原蝗虫群落多样性指数较高，因而群落的稳定性较高。这说明该生境可能是某些蝗虫的储备地，具有储存、保留和发源地的作用，当条件适宜时蝗虫灾害突发的机率也比较高。

3.2.5 β多样性分析 依据上述β多样性分析计算式计算结果见表4。

β多样性分析（表4）结果表明各生境之间蝗虫种的多样性也有较大差异，其中，群落Ⅰ和群落Ⅲ的相异系数（CD）与Cody指数最大，它反映了两个生境在空间上的极端性差异（前者位处低海拔区域，后者位处高海拔区域）。

4 讨论与结论

4.1 讨论

（1）尽管调查区域的地形地貌、植被类型等环境条件多种多样，但本研究仅选择山地草原、山地草甸和灌木草丛3个生境作为调查样地，这是因为生境划分过细，工作量就会相应增加。同时，所选择3类生境在地形地貌、植被类等方面有较大差异，因而与之对应的蝗虫群落界限比较明确，足够代表性。

（2）芦荣胜等＼[16＼]研究结果证实山西省有78种、37属、7科蝗虫＼[13-16＼]，由于我们只在特定区域和特定生境进行调查研究，故所获种数较少，但科数和属数与资料记载接近，这说明在我们的工作区域单种属和单属科较多。

（3）只有当pi>1时，种i才可能在大小为n的样本中出现。因此，我们实际观察到的蝗虫种数有可能低估了真实的蝗虫种数S，因为即使抽取相当大的样本，稀有种也常常不会在其中出现。据此估计研究区域草地蝗虫实际种数应不少于27种。

（4）从理论上讲，群落的多样性指数越高，该群落越稳定，但从生态学角度考虑并不尽然＼[5，6＼]。如地带性顶级群落往往比其前几个演替阶段的物种多样性指数低，但它却是稳定的。因此，只有与当地环境适应了群落才是生态意义上的“好”群落。从这种意义讲，对于草地蝗虫还需要在区系与群落组成、结构、功能和动态等方面进一步作深入研究，及时掌握种类变化、种内个体分布格局与各种多样性信息，并依据不同的目的去合理地利用多样性指数。

4.2 结论

（1）在山西省吕梁市方山县草地抽样270个，采集蝗虫标本23 058头，分隶于7科、18属、27种，其中，山地草原蝗虫群落有6科、17属、20种，山地草甸蝗虫群落有4科、9属、12种，灌木草丛蝗虫群落有3科、6属、8种。斑翅蝗科和网翅蝗科是各群落的优势类群，单种属和寡种属较多是各群落组成的共同特征。

（2）3个蝗虫群落共有种较少，其中，Ⅰ、Ⅱ群落间共有8种，占总数的29.6%，Ⅰ、Ⅲ群落间和Ⅱ、Ⅲ群落间各共有3种，分别占总种数的11.1%，证明各群落具有相对独立性，并具一定的稳定性。各群落都有相应的优势种，黄胫小车蝗是各群落的优势种之一。

（3）2011年 7月下旬至8月上旬，山地草原蝗虫的α多样性指数S=20，E=0.719 6，D=0.933 0，H′=2.823 7；山地草甸S=12，E=0.933 0，D=0.818 5，H′=2.318 5；灌木草丛S=8，E=0.912 2，D=0.651 6，H′=1.912 6。草地蝗虫的β多样性指数依次为Ⅰ—Ⅱ=8，Ⅰ-Ⅲ=11，Ⅱ-Ⅲ=7。造成这些差异性的原因很多，但最主要的是受地形地貌、寄主植物及生物物候期等因素的影响。参考文献：

＼[1＼] 郑哲民.中国蝗虫的分类学研究＼[J＼].陕西师范大学学报（自然科学版），2003（2）：74-76.

＼[2＼] 孙涛，龙瑞军，刘志云.祁连山北麓四种天然草地蝗虫物种多样性比较研究＼[J＼].草原与草坪，2010（6）：58-62.

＼[3＼] 柳小妮，蒋文兰 ，刘晓静，等.夏河甘加草原草地蝗虫优势种的确定及混合种群密度高峰值模型研究＼[J＼].草原与草坪，2007（4：）33-38.

＼[4＼] 王俊梅，豆卫，杨自芳，等.苦参碱对草地蝗虫种群密度的控制效果＼[J＼].草原与草坪，2008（6）：23-36.

＼[5＼] 马克平.生物多样性的测度方法 Ⅰα多样性的测度方法（下）＼[J＼].生物多样性，1994，2（4）：231-239.

＼[6＼] 马克平.生物多样性的测度方法 Ⅱβ多样性的测度方法（上）＼[J＼].生物多样性，1995，3（1）：38-43.

＼[7＼] 郑哲民，王向荣.山西省异爪蝗属二新种（直翅目：网翅蝗科）＼[J＼].四川动物，1993（2）：23-26.

＼[8＼] 胡靖，张廷伟，刘长仲，等.基于模糊聚类法的亚洲小车蝗种群空间格局分析＼[J＼].甘肃农业大学学报，2012，47（3）：62-66.

＼[9＼] 郑凤英，张金屯，张峰，等.山西省草地资源及合理利用＼[J＼].山地研究，1996（1）：27-31.

＼[10＼] 张金屯，米湘成，郑凤英，等.五台山亚高山草甸群落生态关系分析＼[J＼].草地学报，1997（3）：48-52.

＼[11＼] 李笑硕，邢振彪，徐东，等.包头市蝗虫常见种类与综合控制措施＼[J＼].华北农学报，2004（1）：58-63.

＼[12＼] 李万春，张连庆，张永胜，等.锡林郭勒草原蝗虫的防治对策＼[J＼].内蒙古农业科技，2004（6）：34-37.

＼[13＼] 郑哲民，马恩波，王向荣.山西东南地区雏蝗属三新种（直翅目：网翅蝗科）＼[J＼].昆虫学报，1996（1）：143-146.

＼[14＼] 郑哲民，芦荣胜.山西中条山地区蝗虫二新种记述（直翅目：蝗总科）＼[J＼].昆虫分类学报，2002（1）：84-88.

＼[15＼] 芦荣胜，常岩林，秦邦才，等.山西蝗虫名录＼[J＼].太原师范学院学报（自然科学版），2002（1）：51-55.

＼[16＼] 马恩波，郭亚平.山西雏蝗属二新种（直翅目：网翅蝗科）＼[J＼].昆虫分类学报，1995（1）：42-46.