宁夏温性草原甲虫多样性及其对环境指示作用的初步研究

魏淑花，马林杰，白 玲，张开阳，张 蓉*，高立原，王 颖，朱猛蒙，黄文广

(1.宁夏农林科学院植物保护研究所，银川 750002；2.宁夏草原工作站,银川 750002；3.宁夏平罗中学，宁夏平罗 753405 4.中国农业大学植物保护学院，北京100193)

宁夏温性草原甲虫多样性及其对环境指示作用的初步研究

魏淑花1，马林杰1，白 玲3，张开阳4，张 蓉1*，高立原1，王 颖1，朱猛蒙1，黄文广2

(1.宁夏农林科学院植物保护研究所，银川 750002；2.宁夏草原工作站,银川 750002；3.宁夏平罗中学，宁夏平罗 753405 4.中国农业大学植物保护学院，北京100193)

采用陷阱诱捕法和网捕法于2016年7月-8月对宁夏温性草原13种不同草原型的甲虫种类和数量分布进行了调查，共获得甲虫标本1591号，分属于10科58种，其中直角通缘步甲Pterostichusgebleri(Dejean)、麻步甲CarabusbrandtibrandtiFaldermann、短翅伪葬步甲PseudotaphoxenusbrevipennisSemenov、甘肃大步甲CarabusgansuensisgansuensisSemenov、暗星步甲Calosoma(Charmosta)lugensChaudoir和蒙古伪葬步甲Pseudotaphoxenusmongolicus(Jedlicka)为优势种，个体数量分别占总个体数的23.69%、9.68%、9.05%、8.61%、8.30%和6.28%。在种类分布上，固原官厅乡三等长芒草StipabungeanaTrin.型、同心郭大湾村二等大针茅S.grandisP. Smirn.长芒草型、同心张家塬乡四等大针茅长芒草型、彭阳罗洼乡三等百里香ThymusmongolicusRonn长芒草型及彭阳孟塬乡四等铁杆蒿ArtemisiasacrorumLedeb.长芒草型等地种类和数量均较多；多样性分析表明，海原月亮山四等苔草Carex. spp.、杂类草Miscellaneousgrass型集中性概率指数最大，同心张家山村二等大针茅长芒草型多样性指数和均匀性指数均最大，固原官厅乡三等长芒草型的丰富度指数最高；群落相似性分析显示，固原三营镇三等长芒草大针茅型与同心张家塬乡四等大针茅长芒草型、同心郭大湾村二等大针茅长芒草型相似性系数最高；昆虫对生境指示作用分析表明，胸圆高鳖甲HypsosomarotundicolleFairmaire和弯齿琵甲Blaps(Blaps)femoralisfemoralis(Fischer von Waldheim)分别可作为彭阳孟塬乡四等铁杆蒿长芒草型和海原嵩川乡三等苔草杂类草型的指示类群。

甲虫；温性草原；多样性分析；指示作用

生物多样性研究是目前生物学界的研究热点之一(马克平等，2004)。利用昆虫作为生物指示类群研究物种多样性的变化与空间格局，已成为生物多样性研究的一个重要方面(周红章，2000；周红章等，2000)。鞘翅目昆虫是昆虫纲中种类和数量最丰富的类群之一，其中，甲虫种类的数量变化可作为监测环境变化的重要指标(Klein, 1989; Eyreetal., 1996; Gibbs and Stanton, 2001; 于晓东等，2004)。

宁夏回族自治区属于温带气候，其境内草原均属温带草原，从南至北分布的草原类型主要有温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原及温性草原化荒漠等。温性草原作为宁夏第二大主体草原，全区共有63.59万hm2，占总草原面积26.03%，主要分布于宁夏南部广大的黄土丘陵地区，年降水量为300-500 mm，土壤主要为黑垆土类，植被主要建群种有长芒草StipabungeanaTrin.、硬质早熟禾PoasphondylodesTrin.、铁杆蒿ArtemisiasacrorumLedeb.、牛枝子LespedezapotaniniiVass.、百里香ThymusmongolicausRonn、阿尔泰狗哇花Heteroparppusaltaicus(Willd.) Novopokr.、星毛委陵菜PotentillaacaulisL.、冷蒿ArtemisiafrigidaWild. Sp. Pl.、茭蒿ArtemisiagiraldiiPamp.、大针茅StipagrandisP. Smirn.、糙隐子草Cleistogenessquarrosa(Trin.) Keng等，包括6个草原组，55个草原型，形成了多种多样的草原生态景观，相应昆虫资源十分丰富，物种多样性较高(张蓉等，2014)。

甲虫作为地球上进化最为成功和物种数量最为庞大的生物类群(Zhang，2013)，在宁夏发生分布资源同样丰富。据记载，在宁夏发生分布的甲虫共有2亚目13总科48科460属1019种(白玲，2016)。有关宁夏甲虫尤其是荒漠草原甲虫研究报道较多(贺奇等，2011；杨贵军等，2012；张大治等，2012；杭佳等，2014)，而有关温性草原甲虫种类、多样性及指示作用的研究较少。为此，本研究拟对宁夏温性草原13种不同草原型甲虫种类、数量、多样性及对环境的指示作用等方面进行分析研究，旨在明确温性草原不同草原型的甲虫物种多样性变化及其对环境的指示作用，以期为我区乃至全国草原植被恢复、脆弱植被类型的保护及整个自然生境的保护提供昆虫学方面的支持。

1 材料与方法

1.1 监测区确定

根据我区温性草原不同型及草原等级，采用GPS定位，确定建立了13种型和草原等级不同的监测区，分别分布在同心郭大湾、同心张家山、同心张家塬、固原三营、固原官厅、固原甘城、彭阳孟塬、彭阳罗洼、固原寨科、西吉红耀乡、海原南华山、海原嵩川、海原月亮山等地，监测区分布及草原类型见表1。

表1 宁夏温性草原13种草原型基本概况

注：1.表中草原等级划分标准为：一等，优等牧草占总产量≥60%；二等，良等以上牧草占总产量≥60%；三等，中等以上牧草占总产量≥60%；四等，低等以上牧草占总产量≥60%；五等，劣等和不可食牧草占总产量≥40%。2.第一列中缩写字符代表不同草原型：DZM+CMC，大针茅长芒草型；CMC+DZM，长芒草大针茅型；CMC，长芒草型；TGH+CMC，铁杆蒿长芒草型；BLX+CMC，百里香长芒草型；TGH+ZLC，铁杆蒿杂类草型；TC+ZLC，苔草杂类草型；JH+ZLC，茭蒿杂类草型。下同。Note: 1. The standard of grassland classification in the table is: first, the excellent forages is 60%; Second, good grasses make up 60% of the total output; Third, the total output of grass in medium and above is 60%; Fourth, the total output of grass is 60%; Fifth, the total output of the inferior and non-edible forage is 40%. 2. The initials in the first column represent the different grassland types: DZM+CMC isStipagrandisbrevifloraandS.bungeanatype; CMC+DZM isS.bungeanaandS.grandisbrevifloratype; CMC isS.bunge-anatype; TGH+CMC isArtemisiagmeliniiandS.bungeanatype; BLX+CMC isThymusmongolicusandS.bungeanatype; TGH+ZLC isA.gmeliniiand miscellaneous grass type; TC+ZLC isC.tristachyaand miscellaneous grass type; JH+ZLC isA.giraldiiand miscellaneous grass type. The same below.

1.2 草原甲虫采集方法

利用陷阱诱捕法和网捕法对温性草原不同型甲虫资源进行普查，具体方法如下：

陷阱诱捕法：采用五点取样法，每个调查点选取5个代表性样点，每个样点设置一组陷阱(5个)，呈随机排列，每个调查点共设置25个陷阱。用一次性塑料水杯(高9 cm，口径7.5 cm)作为陷阱，诱杯埋入土中，上口与地表平齐，内倒入40-60 mL诱液(诱液是体积比为乙二醇 ∶水=1 ∶2)，每个诱杯间隔不小于1 m。每隔5-7 d收集一次诱杯内昆虫，并同时更换诱液。昆虫带回实验室制作标本并鉴定，记录每个样点调查的种类与数量。

网捕法：采用五点取样法，每个调查点选取5个代表性取样点，每个取样点采用捕虫网扫网采集，每次30复网，每个取样点重复3次，共90复网采集的昆虫装入一个网袋。网袋内的昆虫带回实验室统计并制作标本，记录每个样点调查的种类与数量。

1.3 甲虫多样性分析方法

甲虫多样性分析参考马克平和刘玉明进行(马克平和刘玉明，1994)。

1.4 指示甲虫分析方法

利用指示值法计算不同生物种的指示值，以生物种对生境的特异性(specificity)和适宜性(fidelity)为基础，特异性(Aij)和适宜性(Bij)的计算参考刘新民和杨劼(刘新民和杨劼，2005)。

1.5 数据分析

所有数据采用Excel 2007进行整理和分析。

2 结果与分析

2.1 宁夏温性草原甲虫种类及数量分布

经对宁夏13种温性草原不同型甲虫标本的采集及鉴定，得到如下结果：共获得甲虫标本10科58种1591头。种类分布较多的型有，固原官厅乡三等长芒草型22种144头、同心郭大湾村二等大针茅长芒草型21种245头、同心张家塬乡四等大针茅长芒草型21种151头、彭阳罗洼乡三等百里香长芒草型21种104头、彭阳孟塬乡四等铁杆蒿长芒草型17种110头，其中固原官厅乡三等长芒草型的优势种为黑覆葬甲NicrophorusconcolorKraatz和麻步甲CarabusbrandtibrandtiFaldermann，同心郭大湾村二等大针茅长芒草型的优势种为直角通缘步甲Pterostichusgebleri(Dejean)、麻步甲和强通缘步甲PterostichusvalidiorTschitschérine，同心张家塬乡四等大针茅长芒草型的优势种为白星花金龟Protaetiabrevitarsis(Lewis)，彭阳罗洼乡三等百里香长芒草型的优势种为麻步甲，彭阳孟塬乡四等铁杆蒿长芒草型的优势种为蒙古伪葬步甲Pseudotaphoxenusmongolicus(Jedlicka)；而海原月亮山四等茭蒿杂类草型7种42头、海原南华山四等苔草杂类草型7种240头及西吉红耀乡三等铁杆蒿杂类草型8种50头，甲虫种类及数量较少(表2)。

2.2 宁夏温性草原甲虫多样性分析

13种温性草原型之间昆虫群落指数存在一定差异(表3)。海原月亮山四等茭蒿、杂类草型集中性概率指数最大，为0.49，而其丰富度指数、多样性指数和均匀性指数均相对较小，分别为1.34、1.06和0.59，说明该区域昆虫群落结构变动较大，害虫发生潜在风险高；而同心张家山二等大针茅、长芒草型集中性概率指数最小，昆虫多样性指数和均匀性指数均最大，分别为2.15和0.90，丰富度指数也较高，为3.03，说明该区域昆虫群落结构最为稳定；固原官厅三等长芒草型的丰富度指数和多样性指数最高，分别为4.02、2.15；彭阳罗洼三等百里香、长芒草型丰富度指数最高，为4.02。

2.3 宁夏温性草原甲虫相似性分析

各个样区虽都属于温性草原，但由于其属于不同型及植被种类不同，导致其在昆虫种类上存在很大差异，因此，各个样区间昆虫群落相似性均较低(表4)。其中，固原三营镇三等长芒草大针茅型与同心张家塬乡四等大针茅长芒草型、同心郭大湾村二等大针茅长芒草型相似性系数最高，为0.45，处于中等不相似水平(0.25≤q<0.50)，其次为同心郭大湾村二等大针茅长芒草型与同心张家塬乡四等大针茅、长芒草型、同心张家山村二等大针茅长芒草型，相似性系数分别为0.43、0.41，均处于中等不相似水平(0

表3 温性草原不同草原型甲虫多样性分析

2.4 宁夏温性草原指示甲虫分析

部分甲虫可作为温性草原不同类型的监测类型，如麻步甲、强通缘步甲和直角通缘步甲3种步甲可作为同心郭大湾村二等大针茅长芒草型的监测昆虫，直角通缘步甲和钝齿琵甲2个种可作为固原甘城乡三等长芒草型的监测昆虫，甘肃大步甲和暗星步甲2种步甲可作为海原南华山四等苔草杂类草型的监测昆虫；圆胸高鳖甲HypsosomarotundicolleRen & Zheng和弯齿琵甲Blaps(Blaps)femoralisfemoralis(Fischer & Waldheim, 1844)分别可作为彭阳孟塬乡四等铁杆蒿长芒草型和海原嵩川乡三等苔草杂类草型的指示类群(表5)。

3 结论与讨论

植被的不同导致生活在其中的昆虫类群存在差异，而这种差异一方面反映了昆虫对生境变化的响应，也反映了生物群落中物种之间相互关系的变化。本文通过对宁夏温性草原13种草原型甲虫的采集与鉴定初步得知。在种类分布上，固原官厅乡三等长芒草型22种144头、同心郭大湾村二等大针茅长芒草型21种245头、同心张家塬乡四等大针茅长芒草型21种151头、彭阳罗洼乡三等百里香长芒草型21种104头、彭阳孟塬乡四等铁杆蒿长芒草型17种110头，种类及数量相对较多，而海原月亮山四等茭蒿杂类草型7种42头、海原南华山四等苔草杂类草型7种24头及西吉红耀乡三等铁杆蒿杂类草型8种50头，种类及数量均较少。这种分布方式与昆虫所处生境的植被、土壤以及降水量有一定的关系。

多样性指数分析表明，宁夏温性草原13种草原型中，海原月亮山四等茭蒿、杂类草型集中性概率指数最大，同心张家山村二等大针茅长芒草型多样性指数和均匀性指数均最大，固原官厅乡三等长芒草型的丰富度指数和多样性指数最高，彭阳罗洼乡三等百里香、长芒草型丰富度指数最高；固原三营镇三等长芒草大针茅型与同心张家塬乡四等大针茅长芒草型、同心郭大湾村二等大针茅长芒草型相似性系数最高，处于中等不相似水平(0.25≤q<0.50)，其次为同心郭大湾村二等大针茅长芒草型与同心张家塬乡四等大针茅、长芒草型、同心张家山村二等大针茅长芒草型，相似性系数分别为0.43、0.41，均处于中等不相似水平(0

甲虫对环境指示值大小计算表明，圆胸高鳖甲和弯齿琵甲分别可作为彭阳孟塬乡四等铁杆蒿长芒草型和海原嵩川乡三等苔草杂类草型的指示物种，相关步甲可作为其它温性草原型监测类群。

本文研究了宁夏不同地区13种温性草原型的甲虫种类、数量、分布、群落结构及其对环境指示作用等方面。结果表明，不仅不同型等级间存在差异，而且同一型下等级间也存在差异。相关研究表明，影响甲虫分布的因素很多，除植被之外，温度、湿度、地表覆盖物及演替阶段等环境因素都已被证明可影响甲虫分布(Jenningsetal., 1986; Epstein and Kulman, 1990)。因此，宁夏温性草原不同型及等级间甲虫分布存在差异的原因需进一步分析研究。

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Preliminarystudiesonspeciesdiversityofbeetlesintemperategrasslandandtheirvalueasbioindicators

WEI Shu-Hua1, MA Lin-Jie1, BAI Ling2, ZHANG Kai-Yang4,ZHANG Rong1*, GAO Li-Yuan1, WANG Ying1, ZHU Meng-Meng1, HUANG Wen-Guang3

(1. Institute of Plant Protection, Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Yinchuan 750002, China; 2. Grassland Workstation of Ningxia, Yinchuan 750002, China; 3. Pinluo middle school, Pinluo 753405, Ningxia Province, China;4.College of Plant Protection China Agricultural University,Beijing 100193,China)

The investigation on species and distribution of beetles were carried out using pitfall traps and netting in 13 types of temperate grassland in Ningxia from July to August in 2016. During the field research, in total of 1591 beetles were collected, belonging to 58 species of 10 families. Of these beetles, six species dominated,Pterostichusgebleri(Dejean),CarabusbrandtibrandtiFaldermann,PseudotaphoxenusbrevipennisSemenov,CarabusgansuensisgansuensisSemenov,Calosoma(Charmosta)lugensChaudoir andPseudotaphoxenusmongolicus(Jedlicka) accounting for 23.69%, 9.68%, 9.05%, 8.61%, 8.30% and 6.28% of the total, respectively. There were more species and quantities in the third gradeStipabungeanaTrin. type of Guanting town of Guyuan city, the second gradeStipagrandisP. Smirn andStipabungeanatype of Guodawan village of Tongxing county, the fourth gradeS.grandisandS.bungeanatype of Zhangjiayuan town of Tongxing county, the third gradeThymusmongolicausandS.bungeanatype of Luowa town of Pengyang county and the fourth gradeArtemisiagmeliniiandS.bungeanatype of Mengyuan town of Pengyang county. Diversity analysis showed that concentration probability index of beetles was maximum in the fourth grade Carexspp. and miscellaneous grass type of moon mountain of Haiyuan county. The diversity and evenness indexes of beetles were the highest in the second gradeS.grandisaddS.bungeanatype of Zhangjiashan village of Tongxing county. There were biggest richness index in the third gradeS.bungeanatype of Guanting town of Guyuan city. There were maximum similarity coefficient among the thirdS.bungeanaandS.grandistype of Sanying town of Guyuan city, the fourth gradeS.grandisandS.bungeanatype of Zhangjiayuan town of Tongxing county and the second gradeS.grandisandS.bungeanatype of Guodawan village of Tongxing county. Using the indicator-value method to analysis species as an indicator of habitat, the results showed thatHypsosomarotundicolleFairmaire andBlaps(Blaps)femoralisfemoralis(Fischer von Waldheim) were respectively indicators of the fourth gradeA.gmeliniiandS.bungeanatype of Mengyuan town of Pengyang county and the third gradecarexand miscellaneous grass type of Songchuan village of Haiyuan county.

Beetles; temperate grassland; diversity analysis; bioindicator

魏淑花，马林杰，白玲,等.宁夏温性草原甲虫多样性及其对环境指示作用的初步研究[J].环境昆虫学报，2017,39(6):1287-1298.

Q969

A

1674-0858(2017)06-1287-12

一二三产业融合发展科技创新示范项目课题三(NKYZ-16-1003)；宁夏自然科学基金(NZ15110)

魏淑花，女，1980年生，宁夏同心人，硕士，副研究员，研究方向为农业昆虫与害虫防治研究，E-mail：weishuhua666@163.com

*通讯作者Author for correspondence, E-mail: yczhrnx@163.com

Received: 2017-07-27; 接受日期Accepted: 2017-10-30