丈河村昆虫群落结构、资源昆虫及地理区系分析

刘佳奇，赵立娟，张志伟，3，韩有志，高瑞贺，3

（1.山西农业大学林学院，山西太谷030801；2.山西农业大学马克思主义学院，山西太谷030801；3.山西省林业危险性有害生物检验鉴定中心，山西太谷030801）

昆虫是动物界中最大的一个类群，在生物多样性中占据十分重要的地位，对维持生态系统的稳定性也起到关键作用。昆虫的群落结构及其多样性可直接反映出一个地区的生态环境状况，一般来说昆虫多样性高的地区其生态环境也会较好[1]。长期以来，国内外的很多学者都把昆虫群落多样性的研究与区域性昆虫群落组成、昆虫种群监测、害虫防治以及濒危物种的保护和有益种类的利用等生产实践相联系起来，在探讨生物多样性的理论意义和实践应用方面，取得了多项重大科研成果[2-6]。

绝大多数昆虫都对农林业生产造成危害，但同时也是重要的资源，昆虫及其代谢产物能够被人类直接或间接加以利用。目前，昆虫已经广泛应用于食品、医疗、化工、农林业、旅游、法医等行业。蝗虫和豆天蛾幼虫是重要的农业害虫，因其蛋白质含量较高且具有药用价值被开发为食物[7-8]；利用黑水虻等处理厨余垃圾后虫体还可添加到禽畜的饲料中[9]；王占娣等[10]的研究发现，白蜡虫的分泌物有促进头发生长的作用；王洪岩[11]利用养殖蜜蜂的方法提高大豆产量并取得了不错的效果；嗜尸性昆虫如蝇类可用于刑事案件的侦破[12]。目前对昆虫地理区系的研究主要针对某些特定生境，如沙漠[13]、苔原[14]、自然保护区[15-16]等，或某个具有特殊意义的类群如有经济价值的蝴蝶[17]、林业害虫天牛科[18-19]、斑叶蝉族[20]天敌昆虫猎蝽科[21]、食蚜蝇科[22-23]等。昆虫作为生态系统中重要的组成部分，研究其群落结构及多样性不仅能够探究该区域昆虫群落的自我平衡调节能力，还可以对资源昆虫的有效利用及害虫的暴发成灾进行预测预报[24-25]。

本研究调查了山西省晋城市陵川县丈河村区域内昆虫群落结构，分析了昆虫群落功能群及地理区系，重点调查了资源昆虫的种类和数量分布情况，旨在为丈河村发展经济昆虫产业和昆虫多样性保护提供科学基础和理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

山西省晋城市陵川县丈河村是“山西农业大学乡村振兴示范村建设行动项目”示范村，该村于2019 年12 月入选国家森林乡村，2020 年8 月入选文化和旅游部第二批全国乡村旅游重点村名单。丈河村位于山西省晋城市陵川县境西南部34 km 处（北纬35°33′～35°38′，东经113°08′～113°17′），属于石质山区，东北高，西南低，境内山峦起伏，野生资源丰富，林木分布广阔，林坡占总面积的40.3%，草地牧坡占49%。丈河村气候温暖偏寒，为典型大陆性气候，年均降水量为600～700 mm，年均气温7.9 ℃左右，≥10 ℃有效积温2 755 ℃。

1.2 昆虫数据采集及标本鉴定

2019 年7 月15—21 日，采用全面踏查和定点灯诱方式采集昆虫，并将其带回实验室制作成标本进行鉴定。

1.2.1 全面踏查 以丈河村为中心，成“米”字形设置8 条调查样线，每条调查样线长度不小于2 km，样线基本覆盖了区域内所有生境。调查时，利用扫虫网、捕虫网和人工震落等方法对沿样线两侧约5 m宽范围内的昆虫进行采集。

1.2.2 定点灯诱 以丈河村为中心，成“米”字形设置8 个灯诱点，每个灯诱点离居民区的距离不小于500 m，灯诱时间为每天20：00—23：00。灯诱时，选择视野开阔的高处架设白色幕布，将500 W 的高压汞灯悬于白色幕布上，用毒瓶毒杀诱集到的昆虫，将鳞翅目昆虫放入三角纸袋中保存，非鳞翅目昆虫放入75%酒精中保存。

1.2.3 昆虫标本制作 将采集的昆虫带回实验室后，借助昆虫针、展翅板、三级台、还软器等工具对昆虫标本进行针插、整姿、展翅和定型，最后将昆虫标本置于35 ℃烘箱内烘烤24 h 后置于标本盒中密封保存[26]。

1.2.4 昆虫标本鉴定 参考《中国经济昆虫志》《中国动物志》《中国蝴蝶原色图鉴》《中国昆虫生态大图鉴》等书籍，完成所采集昆虫标本的鉴定。

1.3 群落结构划分

1.3.1 昆虫功能群划分 参考刘雨芳等[27]将昆虫群落分类的方法，将昆虫标本划分为植食性昆虫、捕食性昆虫、腐食性昆虫、寄生性昆虫4 个类群。

1.3.2 资源昆虫类群划分 参考相关文献，将资源昆虫划分为药用昆虫[28-30]、传粉昆虫[31-34]、天敌昆虫[35-37]、观赏昆虫[38-40]和食用昆虫[41-44]五大类。

1.3.3 昆虫地理区系划分 参考《中国动物地理区划》《中国经济昆虫志》《中国动物志》《中国蝴蝶原色图鉴》《中国昆虫生态大图鉴》等书籍，将所采集的昆虫标本划分为东北区、华北区、华中区、华南区、西南区、蒙新区、青藏区7 个地理区系类群。

1.4 数据处理

数据的统计与分析采用Microsoft Excel 2010和Graphpad Prism 6.0 软件来完成。

2 结果与分析

2.1 丈河村昆虫群落结构分析

本研究共采集和鉴定昆虫标本2 239 只，隶属于10 目77 科191 种（表1）。整体而言，昆虫在目、科及个体数量水平上均存在较大的差异。从目级水平来看，鞘翅目和鳞翅目为该地区的优势目，其中，鞘翅目昆虫17 科56 种770 只，分别占对应总数的22.08%、29.32%和34.39%，鳞翅目昆虫17 科57 种661 只，分别占对应总数的22.08%、29.84%和29.52%；半翅目昆虫的种类和数量也占有一定优势，共有14 科32 种308 只，分别占对应总数的18.18%、16.75%和13.76%；膜翅目和直翅目昆虫类群的种类和数量占物种总数和个体总数的比例均低于10%；脉翅目、蜻蜓目、螳螂目和竹节虫目昆虫类群的种类和数量相对较少，所占物种总数和个体总数的比例均不足5%。

表1 丈河村昆虫群落结构组成

从图1 可以看出，鞘翅目中的优势科为步甲科和金龟科，分别占鞘翅目昆虫样本总数的20.26%和15.06%，丽金龟科、瓢虫科、叩甲科昆虫占鞘翅目昆虫样本总数的比例均超过了10%，而卷象科、铁甲科、牙甲科、叶甲科、锹甲科和拟步甲科昆虫占鞘翅目昆虫样本总数的比例较低，其比例均在2%以下。

从图2 可以看出，弄蝶科为鳞翅目昆虫类群中的优势科，其占鳞翅目昆虫样本总数的19.36%，夜蛾科和尺蛾科昆虫占鳞翅目昆虫样本总数的比例也超过了10%，眼蝶科、刺蛾科、斑蛾科、天蚕蛾科和鹿蛾科昆虫占鳞翅目昆虫样本总数的比例均在2%以下。

从图3 可以看出，半翅目中的优势科为蝽科和缘蝽科昆虫，分别占半翅目昆虫样本总数的28.90%和21.43%，此外，蝎蝽科昆虫占半翅目昆虫样本总数也超过了10%，同蝽科、蜡蝉科、猎蝽科、土蝽科、盾蝽科、盲蝽科、黾蝽科昆虫占半翅目昆虫样本总数的比例较低，其比例均在4%以下。

2.2 丈河村昆虫群落功能群分析

由昆虫群落功能群组成可知，不同昆虫功能群在群落数量上存在较大差异（表2）。植食性昆虫共有1 555 只，隶属于6 目48 科134 种，占昆虫样本总数的69.45%，为此次昆虫调查中的优势类群。捕食性昆虫占昆虫样本总数的比例也较大，共采集到523 只，隶属于6 目17 科41 种，占昆虫样本总数的23.36%。腐食性昆虫和寄生性昆虫个体数量较少，分别占昆虫样本总数的4.56%和2.64%。

表2 丈河村昆虫群落功能群组成

从图4 可以看出，植食性昆虫中的优势科为弄蝶科和金龟科，分别占植食性昆虫样本总数的8.23%和7.46%，丽金龟科、蝽科、夜蛾科、叩甲科和尺蛾科占比均在5%以上，其余各科占比均较低。

由图5 可知，步甲科昆虫为捕食性昆虫类群中的优势科，其占捕食性昆虫样本总数的29.83%，瓢虫科昆虫占比也较大，占16.25%，其余各科占比都在8%以下。

由图6 可知，腐食性昆虫共102 只，隶属于2目9 科13 种，其中优势科为食蚜蝇科、水虻科和皮蠹科昆虫，分别占腐食性昆虫样本总数的32.35%、16.67%和15.69%，其余各科昆虫占腐食性昆虫样本总数的比例均低于10%。

由图7 可知，寄生性昆虫共59 只，优势科为蜂虻科，占寄生性昆虫样本总数的79.66%，姬蜂科和虻科占比均为10.17%。

2.3 丈河村资源昆虫类群分析

本次调查共采集资源昆虫1 891 只，隶属于10 目60 科165 种，占昆虫样本总数的84.46%。从图8 可以看出，观赏昆虫是资源昆虫中的优势类群，物种和个体数量占资源昆虫样本总数的比例分别为34.55%和35.48%。传粉昆虫占资源昆虫总量的比例也较大，其物种和个体数量占样本总数的比例分别为25.45%和31.84%。药用昆虫物种数和个体数量均最少，分别占资源昆虫总数的7.88%和6.24%。

从图9 可以看出，本次调查共采集到观赏昆虫标本671 只，隶属于6 目23 科57 种，其中，丽金龟科、夜蛾科和尺蛾科昆虫为此类群中的优势科，分别占观赏昆虫样本总数的13.26%、12.37%和12.07%，蛱蝶科、步甲科、蜂虻科、食蚜蝇科及蝎蝽科昆虫占观赏昆虫样本总数的比例均大于5%，其余各科昆虫比例相对较少。

从图10 可以看出，传粉昆虫样本602 只，隶属于5 目14 科42 种，其中，弄蝶科昆虫为传粉昆虫类群中的优势科，占传粉昆虫样本总数的21.26%，蝽科、金龟科、叩甲科昆虫占传粉昆虫样本总数的比例也较高，均超过了10%，其余各科昆虫占比相对较低。

由图11 可知，食用昆虫267 只，隶属于5 目12 科26 种，占资源昆虫样本总数的14.12%；其中，天牛科昆虫为食用昆虫类群中的优势科，占食用昆虫样本总数的20.48%，金龟科、天蛾科、鳃金龟科昆虫占食用昆虫样本总数的比例分别为13.31%、11.26%、10.92%，其余各科昆虫占食用昆虫样本总数的比例均低于10%。

由图12 可知，天敌昆虫标本276 只，隶属于6 目12 科27 种，占资源昆虫样本总数的12.81%，其中，优势科为瓢虫科，占天敌昆虫样本总数的37.34%，螳科昆虫占天敌昆虫样本总数的比例为12.88%，蜾赢蜂科、胡蜂科、食蚜蝇科、草蛉科、食虫虻科、泥蜂科、猎蝽科、姬蜂科昆虫占总数的比例均低于10%。

从图13 可以看出，药用昆虫样本118 只，隶属于4 目9 科13 种，优势科为蚁科和叩甲科昆虫，分别占药用昆虫样本总数的32.20%和19.49%，其余各科昆虫占比均低于10%。

2.4 丈河村昆虫地理区系组成分析

对采集到的191 种昆虫进行地理区系划分（表3），在华北区分布的昆虫物种最多，有154 种，占昆虫物种总数的80.63%；在华中区分布的昆虫有126种，占昆虫总种数的65.97%；在华南区分布的昆虫107 种，占昆虫总种数的56.02%；在东北区分布的昆虫106 种，占昆虫总种数的55.50%。分布在西南区、青藏区和蒙新区的昆虫物种数较少，分别为95、76、76 种，占昆虫物种总数的比例分别为49.74%、39.79%和39.79%。

表3 丈河村昆虫地理区系分析

3 结论与讨论

昆虫群落结构是生态系统中重要的组成部分，其对维持生态系统的物种多样性和生态平衡具有重要的作用[45]。此外，昆虫的群落结构也可直接反映一个地区生态环境状况好坏，一般来说昆虫多样性高的地区其生态环境也会相对好[46]。本研究共采集2 239 只昆虫标本，隶属于10 目77 科191 种。从目级水平来看，鞘翅目、鳞翅目和半翅目为该地区的优势目，其个体数分别占昆虫样本总数的34.39%、29.52%和13.76%；膜翅目和双翅目昆虫类群的种类和数量占物种总数和个体总数的比例均低于10%；脉翅目、蜻蜓目、螳螂目、直翅目和竹节虫目昆虫类群的种类和数量相对较少，所占物种总数和个体总数的比例均不足5%。进一步分析发现，鞘翅目中的优势科为步甲科和金龟科，鳞翅目中的优势科为弄蝶科，半翅目中的优势科为蝽科和缘蝽科。整体而言，丈河村昆虫群落结构在目、科及个体数量水平上均存在较大的差异。

分析丈河村昆虫群落功能群可知，不同昆虫功能群在群落数量上存在较大差异，其种类和数量占总数比例均表现为植食性昆虫＞捕食性昆虫＞腐食性昆虫＞寄生性昆虫。植食性昆虫中的优势科为弄蝶科和金龟科，捕食性昆虫中的优势科为步甲科，腐食性昆虫中的优势科为食蚜蝇科、水虻科和皮蠹科，寄生性昆虫中的优势科为蜂虻科。捕食性昆虫和寄生性昆虫均为重要的天敌昆虫，它们在对植食性昆虫的自然抑制发挥着重要作用[47]。一般来说，天敌昆虫的数量和植食性昆虫的数量呈正相关[48]。本研究中，植食性昆虫为丈河村昆虫的优势类群，占昆虫样本总数的69.45%，捕食性昆虫和寄生昆虫占昆虫样本总数的26%，此结果亦表明，丈河村昆虫功能群结构分布合理，当地的捕食性昆虫和寄生性昆虫可以很好地控制植食性昆虫的数量。丈河村是非常好的旅游、康养胜地，对资源昆虫的合理开发和利用能够更好地服务当地旅游业。本次调查共采集资源昆虫165 种1 891 只，占昆虫样本总数的84.46%，不同昆虫类群优势度大小表现为观赏昆虫＞传粉昆虫＞食用昆虫＞天敌昆虫＞药用昆虫。观赏昆虫大部分都拥有鲜艳的体色，给人以美的视觉感受，其也是发展旅游业中非常重要的一项内容。丈河村观赏昆虫较为丰富，优势科为丽金龟科、夜蛾科和尺蛾科昆虫，蛱蝶科、步甲科、蜂虻科、食蚜蝇科及蝎蝽科昆虫也在观赏昆虫类群中占据较大比例，只要对这些昆虫类群的栖息地稍加保护就可保持其种群数量的稳定性。丈河村传粉昆虫的种类和数量也较为丰富，本次调查共采集传粉昆虫602 只，其中，弄蝶科昆虫为传粉昆虫类群中的优势科，占传粉昆虫样本总数的21.26%，蝽科、金龟科、叩甲科昆虫占传粉昆虫样本总数的比例也较高，均超过了10%。人为干扰对传粉昆虫的稳定性有一定影响[49]，因此，在针对丈河村旅游活动的后续开发和建设过程中，应该注意保护传粉昆虫栖息环境，以防对其种群产生不良影响。昆虫食用、入药在我国历史悠久，本次昆虫调查发现丈河村的食用、药用昆虫种类、数量并不多，在当地也并没有发现食用昆虫的习惯，以后可以尝试开发一些特色昆虫食材。张荣祖[50]将中国动物地理区系划分为东北区、华北区、蒙新区、青藏区、西南区、华中区、华南区共7 个区，其中，东北、华北、蒙新、青藏四区属于古北区；西南、华中、华南三区属于东洋区。本研究对采集到的191 种昆虫进行中国地理区系分析，结果表明，丈河村昆虫区系组成多属于古北种，其中在华北区分布的昆虫物种最多，有154 种，在东北区分布的昆虫106 种，分布在青藏区和蒙新区的昆虫物种数较少，均为76 种。因此，丈河村昆虫具有典型的华北区特征，与华中区关系最为紧密，与蒙新区和青藏区关系较远，此结论与丈河村在中国动物地理区划中处于华北区的地理位置一致。