三峡库区澎溪河消落带地表昆虫多样性初步研究

肖红艳，岳俊生

（1.长江师范学院化学化工学院，重庆408100；2.重庆大学资源及环境科学学院，重庆400040）

三峡库区澎溪河消落带地表昆虫多样性初步研究

肖红艳1，岳俊生2

（1.长江师范学院化学化工学院，重庆408100；2.重庆大学资源及环境科学学院，重庆400040）

地表昆虫是三峡水库消落带生态系统的重要组成部分，它们通过取食、被捕食、迁徙、排泄以及死亡分解等过程维系着消落带与库周高地间的物质循环和能量流，对于维持消落带生态系统健康有着重要意义。本研究选择以三峡水库重要支流澎溪河为例，对水库运行初期消落带内出现的狗牙根、合萌和苍耳3种典型群落生境中的地表昆虫群落结构及其多样性进行了研究。结果表明，研究区地表昆虫有38个类群，隶属节肢动物门昆虫纲8目33科，半翅目蝽科为优势类群；地表昆虫Shannon-wiener多样性和Margalef丰富度指数排序均为合萌群落＞苍耳群落＞狗牙根群落，Simpson优势度和Pielou均匀度指数反映了地表昆虫优势类群明显，各类群数量组成分布不均；Bray-Curtis相似性指数表明各生境间地表昆虫群落相似性较低，但Jaccard相似性分析结果显示垂直结构丰富的合萌群落拥有更多共有的地表昆虫类群。本研究提出，对于消落带生态修复应充分利用各种耐水淹植物构建垂直结构更加丰富的植物群落，为地表昆虫营建更加丰富的栖息生境。

地表昆虫；消落带；三峡水库

三峡水库运行以来在防洪、航运、发电等方面产生了重大效益，同时周期性蓄水也对水库消落带区域生态环境造成了重要影响。针对三峡水库生态环境问题，国内外专家学者主要围绕消落带环境质量、植物生态、湿地保护与可持续利用，以及消落带土壤理化性质等方面展开了大量研究，并取得了丰富的研究成果[1]。地表昆虫作为消落带生态系统的重要组成部分，仅在少有关于消落带湿地生态工程的研究中作为指示物种被提及[2]，对于消落带地表昆虫群落结构及其与环境间的关系，尚未见直接研究报道。

本研究以三峡水库澎溪河支流白夹溪流域消落带为研究区域，通过对其中的苍耳（Xanthium sibiricum）、狗牙根（Cynodon dactylon）和合萌（Aeschynomene indica）3种典型消落带植物群落生境中的地表昆虫群落进行初步研究，试图回答以下问题：（1）在周期性水位变动影响下，三峡水库消落带的地表昆虫多样性状况如何？（2）消落带不同植物群落生境所对应的地表昆虫多样性差异如何？本研究是对三峡水库消落带生态系统结构研究的重要补充，同时也将为进一步揭示三峡水库消落带生态系统物质循环和能量流动提供基础数据，对于科学评估、预测三峡库区生态系统健康状况，为开展科学的生态修复工作提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区域位于开县三峡水库一级支流澎溪河左岸的白夹溪消落带内（31°7′58.55″N～31°9′1.53″N，108°33′14.04″E～108°33′43.90″E），该区域为亚热带湿润季风气候，多年平均降水量1 385 mm，多年平均气温18.5℃。三峡水库175 m蓄水后，澎溪河流域消落带湿地面积巨大，约为55.47 km2，且消落带湿地特征明显，具有代表性。白夹溪发源于兴隆水库，源头最高海拔470 m，河口最低海拔145 m，河流全长约20 km，受三峡水库175 m蓄水直接影响的河段长约11 km。

调查样地位于白夹溪岸边，距离河口约2.5 km，样地分布海拔范围为160～170 m。自2008年三峡水库175 m试验蓄水开始至研究调查开展期间，该区域已经历过3次深水淹没，形成了大面积的消落区湿地，并初步形成了多种耐淹的自然植物群落，包括狗牙根（C.dactylon）、苍耳（X.sibiricum）、合萌（A.indica）、香附子（Cyperus rotundus）、西来稗（Echinochloa crusgali var.zelayensis）等重要群落[3]。其中，苍耳和狗牙根是水库运行初期消落带最为常见的两种植物群落。苍耳在三峡水库蓄水初期一度爆发，引起了研究者的关注[4、5]；狗牙根则由于其优良的耐淹性能和水土保持功能常作为消落带生态修复的工程物种[6、7]。合萌作为消落带中耐淹豆科植物的典型代表，是一种重要的绿肥植物，由于其根瘤和叶瘤均有固氮能力，对于改善消落带土壤理化性质具有重要意义，且在本研究区域呈逐年增加的趋势，因此有学者也将其推荐为消落带生态修复的工程物种[8]。本研究选择苍耳、狗牙根和合萌这3种典型的耐淹植物群落为代表，并对其中的地表昆虫群落展开调查研究。

1.2 调查方法

于2012年8月，分别对所选择的苍耳群落、狗牙根群落和合萌群落中的地表昆虫进行调查。调查采用扫网法，捕网开口圆形，直径0.38 m，网孔大小0.5 mm，每种植物群落生境内分别随机设置3个样点，每个样点扫捕100次。所捕获的昆虫用75%的酒精浸泡并带回实验室鉴定。标本鉴定采用大类分类法和相关土壤动物分类图鉴及书籍[5-7]。

地表昆虫采样结束后，采用样方法（1 m×1 m）对调查样地植物群落结构进行调查，并分别对样方中的植物种类、数量、高度、盖度等信息进行详细记录。

1.3 数据分析

（1）地表昆虫种群分类

对于每种植物群落生境，按照地表昆虫不同种群数量占昆虫统计总数的百分比（P）来确定优势种群和数量级，将P＞10%定为优势类群；1%＜P＜10%定为常见类群；0.1%＜P＜1%定为稀有类群；P＜0.1%定为极稀有类群[8]。

（2）物种多样性分析

分别对3种典型植物群落及其中节肢动物群落的Shannon-wiener多样性指数（H′）、Simpson优势度指数（D）、Margalef丰富度指数（D′）和Pielou均匀度指数（E）分别进行计算

式（1）-（4）中：s表示各植物群落生境中的地表昆虫类群数，pi表示第i种类群个体总数占全部类群个体总数的比例，N为观察到的个体总数，H′为实测地表昆虫群落的多样性指数值，H′max为理论上最大多样性指数值。

（3）地表昆虫群落相似性

采用Jaccard相似性系数和Bray-Curtis相似性指数对不同植物群落生境中的地表昆虫相似性进行分析。计算公式分别为

式（5）中：a和b分别为植物群落j和群落k中的地表昆虫类群数，c为2个群落的共有类群数。

式（6）中：yij（或yik）为样地j（或样地k）中类群i的丰富度。

两个相似性指数取值范围均为0～1，取值越大，群落相似性程度越高。

2 研究结果

2.1 植物群落结构

狗牙根、合萌和苍耳3种消落带典型植物群落结构的调查结果如表1所示。结果表明，3种典型植物群落均较简单（Hp′均较低，略大于1.40），优势物种较明显（Dp≈0.70），群落中物种数目较少（Dp′＜1.60），且分布不均（Ep＜0.74）。各典型植物群落中的伴生种有所差异，其中，狗牙根群落常见伴生种为鬼针草（Bidens pilosa）、合萌（A.indica）和鳢肠（Eclipta prostrata），合萌群落常见伴生种为马唐（Digitaria sanguinalis）、西来稗（E.crusgali var.zelayensis）、水虱草（Fimbristylis littoralis）和碎米莎草（Cyperus iria），苍耳群落常见伴生种则主要为鬼针草（B.pilosa）、西来稗（E.crusgali var.zelayensis）和空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）。从群落垂直结构来看，苍耳群落平均高度最高，狗牙根群落平均高度最低，但两种群落优势种植物高度均接近群落的平均高度，群落垂直结构相对简单；合萌群落中优势种植物高度明显大于群落平均高度，其垂直结构更为复杂。

表1 调查样地中3种典型植物群落结构Table 1 Structures of 3 typical plant communities in the sampling plots

2.2地表昆虫群落组成

调查共获得地表昆虫324只，共38个类群，隶属节肢动物门昆虫纲8目33科（表2）。其中，狗牙根群落生境中共捕获地表昆虫154只，隶属8目19类群；合萌群落生境中共捕获地表昆虫103只，隶属8目26类群；苍耳群落生境中捕获地表昆虫67只，隶属8目23类群。所捕获的地表昆虫中，优势类群为半翅目蝽科（16.98%）；常见类群共23个，包括半翅目的缘蝽科、缘蝽科幼虫、红蝽科幼虫、长蝽科幼虫、姬蝽科，蛛形目的逍遥蛛科、园蛛科、肖蛸科、漏斗蛛科、管巢蛛科，鳞翅目的夜蛾科、夜蛾科幼虫、尺蛾科幼虫，膜翅目的姬小峰科幼虫、茎蜂科，双翅目的长足寄蝇科、食蚜蝇科、蕈蚊科，直翅目的蝗科幼虫、蝗科，鞘翅目的出尾蕈甲科、瓢虫科，以及同翅目的麦腊蝉科等；其余类群为稀有类群。

表23 种典型植物群落生境中的地表昆虫群落结构Table 2 Litter-layer insects community composition in three typical plant communities

（续表）

2.3 地表昆虫群落多样性

3种消落带典型植物群落生境中的地表昆虫群落多样性计算结果如图1所示。在3种典型植物群落生境中，地表昆虫群落的H′值和D′值均较高，尤其是在苍耳群落和合萌群落生境中，H′值接近3.0，而D′值则大于5.0。各植物群落生境中地表昆虫群落的D值差异不大，均接近于1，说明各类生境中均存在少量优势度明显的地表昆虫类群，E分布于0.81～0.91之间，表明地表昆虫类群分布不均。

图13 种典型植物群落生境中的地表昆虫多样性指数Fig.1 Litter-layer insect biodiversities in 3 typical plant community habitats

各植物群落生境中地表昆虫群落相似性分析结果如表3所示。Jaccard相似性系数分析表明，合萌群落生境中存在更多与狗牙根群落和苍耳群落生境相同的地表昆虫类群（J分别为0.704和0.815）；而苍耳群落和狗牙根群落两种生境中共有的地表昆虫类群较少（J=0.387）。Bray-Curtis相似性指数分析表明，尽管合萌群落生境与其他两类生境共有的地表昆虫类群较多，但3种典型植物群落生境中的地表昆虫群落结构相似性仍较低，表明不同植物群落生境中各地表昆虫类群在数量构成上均存在较大差异。

表33 种典型植物群落生境中的地表昆虫群落相似性Tab.3 Similarities between litter-layer insect communities in 3 typical plant community habitats

3 讨论

由消落带中苍耳群落和合萌群落较高的Shannon-wiener多样性指数值和Margalef丰富度指数值，以及合萌群落中更多的共有地表昆虫类群可以推断，丰富的植物群落垂直结构可能为不同地表昆虫类群提供更加多样化的栖息生境。

在三峡水库周期性水位变动的影响下，消落带植物的生存受到严峻威胁，植被类型单一、植物群落多样性急剧下降，这些对消落带生态系统健康造成了严重影响。然而，在这样的环境条件下，地表昆虫仍具有较高的类群多样性和丰富度，这可能与其较强的迁移能力有关。已有研究表明，昆虫能够通过迁徙活动躲避灾难或寻找更加适宜的栖息生境[9、10]。在由消落带和库周高地构成的生态系统中，地表昆虫可能因冬季蓄水而从消落带迁徙至附近高地，也可能因躲避农药化肥的胁迫或者因食物资源竞争而从库周高地迁徙至消落带。而这样的迁徙无疑将会有效维系消落带与库周生态环境之间物质和能量的有机联系。而地表昆虫对消落带枯枝落叶的分解将有效改善土壤生态环境[11、12]，对于消落带生态缓冲带功能的维持具有重要意义。

基于地表昆虫对于三峡水库消落带生态系统的重要意义，建议在开展消落带生态修复工程时，应充分利用耐水淹植物构建垂直结构更加丰富的植物群落，从而为地表昆虫营建更加丰富的栖息生境。另外，还应在以下两方面开展进一步深入研究：（1）消落带无脊椎动物群落结构特征及其影响机制；（2）消落带无脊椎动物群落生态服务功能及其作用机制。

4 结论

（1）三峡水库运行初期，狗牙根、合萌和苍耳作为澎溪河消落带内的3种典型植物群落，为地表昆虫提供了重要的栖息生境。通过调查，本研究在这3种典型植物群落生境中共捕获地表昆虫324只，分别隶属节肢动物门昆虫纲8目33科38类群，其中半翅目蝽科为优势类群。

（2）3种典型植物群落生境中，地表昆虫Shannon-wiener多样性指数H′值和Margalef丰富度指数D′值均较高，表现出丰富的物种组成和多样性结构；Simpson优势度指数D值和Pielou均匀度指数E值反映出少量地表昆虫类群优势度明显，各类群数量组成分布不均。

（3）丰富的植物群落垂直结构可能为不同地表昆虫类群提供更加多样化的栖息生境。3种典型植物群落生境中，地表昆虫Shannon-wiener多样性指数H′值和Margalef丰富度指数D′值排序均为：合萌群落＞苍耳群落＞狗牙根群落，Bray-Curtis相似性系数表明各生境间地表昆虫群落相似性较低，而Jaccard相似性系数表明群落垂直结构更丰富的合萌群落拥有更多与其他两种群落生境共有的地表昆虫类群。

参考文献

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[12]USELMAN S M，SNYDER K A，BLANDK R R.et al.Insect Biological Control Accelerates Leaf Litter Decomposition and Alters Short-term Nutrient Dynamics in a Tamarix-invaded Riparian Ecosystem[J].Oikos，2011，120（3）：409-417.

[责任编辑：向晚]

Preliminary Study of Insects Biodiversity on the Drawdown Zone Litter-Layer at Pengxi River in Three Gorges Reservoir

XIAO Hong-yan1，YUE Jun-sheng2

（1.School of Chemistry and Chemical Engineering,Yangtze Normal University,Chongqing 408100，China；2.College of Resources and Environmental Science,Chongqing University，Chongqing 400040，China）

Litter-layer insects arean important part of the drawdown zone ecosystem in Three Gorges Reservoir.By foraging,being preyed,migrating,discharging and decomposing,they maintain the material and energy cycles between the drawdown zone and highland around the reservoir,and play an important role in keeping the regional and local ecosystem health.This paper studied the community structure and biodiversity of the litter-layer insects by taking 3 habitats formed by typical plant community of Pengxi River as a case,including the Cynodon dactylon,Aeschynomene indica,and Xanthium sibiricum association.The results showed that litter-layer insects collected from the 3 habitats belonging to 8 orders,33 families，and Pentatomidae in Heteroptera order is the dominant group.Both H'and D'were highest in the Aeschynomene indica association,and lowest in the Cynodon dactylon association.An obvious advantage of dominant groups and inhomogeneous composition of different groups were indicated by indexes D and E.According to the Bray-Curtis analysis,similarities between insect communities corresponding to different habitats were low.Nevertheless,more common groups of litter-layer insects were found in the aeschynomene indica Association with rich community vertical structure.Thus,plant communities with diverse vertical structures are proposed to be constructed with various flooding-tolerant plants to provide rich habitats for litter-layer insects.

litter-layer insects；drawdown zone；Three Gorges Reservoir

S812.29

A

2096-2347（2016）02-0058-07

10.19478/j.cnki.2096-2347.2016.02.09

2016-04-15

重庆市教委科技项目（KJ1401218）；长江师范学院校级科研项目（2013XJQN008）。

肖红艳（1983—），女，江西吉安人，博士，讲师，主要从事环境生态学研究。E-mail:hyxiao0212@163.com