天津滨海国际机场地被昆虫的多样性特征

李士权，徐焕然，2，袁 红，2，何 宾，2，关洪波，2，赵树兰，多立安

（1.天津师范大学a.生命科学学院，b.生物多样性调控与机场鸟击防御研究中心，天津300387；2.天津滨海国际机场，天津300300）

天津滨海国际机场地被昆虫的多样性特征

李士权1，徐焕然1，2，袁 红1，2，何 宾1，2，关洪波1，2，赵树兰1，多立安1

（1.天津师范大学a.生命科学学院，b.生物多样性调控与机场鸟击防御研究中心，天津300387；2.天津滨海国际机场，天津300300）

为了解天津滨海国际机场地被昆虫的多样性特征从而有效防控该地区的鸟类撞机事件，分别于2014年和2015年的4—9月份，对该地区3个样地的地被昆虫进行了连续调查，并利用昆虫群落优势度、丰富度、均匀度和多样性等指标对不同区域的地被昆虫进行测度和分析.结果表明：（1）在天津滨海国际机场这一特定生境共采集到9目22科的昆虫种群，其中鳞翅目、鞘翅目和蜻蜓目等为优势类群；（2）在紧邻机场边界且靠近农田与村庄的六号泵站附近和有丰富水源的西跑道南航向地被区，昆虫多样性指数高于周围有建筑群和垃圾堆放的七号泵站附近地被区，七号泵站附近地被区的物种丰富度最高，西跑道南航向地被区次之，六号泵站附近地被区最低；（3）各生境区域昆虫群落的均匀度指数与多样性指数季节变化趋势相同，优势度指数特征排列顺序为：六号泵站附近地被区>七号泵站附近地被区>西跑道南航向地被区；（4）3种生境中的昆虫相似性系数都较高，反映出各生境类型中昆虫栖息地空间的异质性较小.

地被昆虫；昆虫多样性；昆虫丰富度；群落相似性；天津滨海国际机场

昆虫是鸟类的重要食物来源，也是决定鸟类活动方式的关键因素［1］.我国昆虫数量庞大，种类繁多，生活方式多样，约占全世界种类的10%［2］，广泛分布于各种生态系统中.机场作为一种特殊的生态环境，其地被区异质性较大、动植物类型丰富，这些特征影响着机场飞行区的鸟类多样性和飞行觅食方式，进而对机场内飞机的起降构成潜在危害.Wendy等［3］认为，要在鸟类生态学研究的基础上提出可行的综合防治措施以减少鸟类对飞机的威胁，而机场环境对鸟类的吸引主要表现在栖息环境和食物条件上.目前国内外已对机场的地被昆虫做了一些研究［4-8］，从昆虫种类和数量的单一调查，扩展到综合运用昆虫学、生态学、气候学和地理学等学科理论进行分析，涉及昆虫生物量、多样性、昆虫与植物生境关联、与鸟类食性关系等方面.如李安萍等［4］对太原武宿机场春季的草丛昆虫和土壤动物进行调查的结果表明，草地生境和草丛动物的分布是吸引鸟类在机场栖息和摄食的主要原因.李晓娟等［5］研究了南充高坪机场的土壤及草丛动物群落特征和鸟类的关系，表明机场肉食性鸟类的数量与直翅目昆虫的数量呈显著正相关.王雪颖等［6］对昆明国际机场的昆虫、土壤动物种类及种群动态也进行了研究，认为昆虫活动盛期与鸟类活动高峰期的时空重叠加剧了机场内的鸟类活动.

天津滨海国际机场地处京津冀地区，周边有七里海、大港和团泊湖等湿地保护区，是大部分候鸟迁徙的必经之路.机场内丰富的生物资源也为鸟类迁徙途中提供了良好的休憩和觅食场所，致使该地区鸟击事件时有发生.机场内昆虫数量的动态变化和多样性直接关系到该区域内鸟类的种类和数量，因此对天津滨海国际机场草地生态系统中昆虫的种类和数量动态变化进行研究，有助于控制和减少该生境中鸟类觅食的频度，进而降低鸟类对机场安全造成的隐患.本研究通过对天津滨海国际机场地被昆虫的调查，确定了机场内昆虫的发生规律和季节变化规律，进而从生态学角度提出防治策略，为机场鸟类的防控提供依据.

1 研究方法

1.1 背景介绍

天津滨海国际机场（北纬39°07′，东经117°20′，海拔3 m）位于天津市东丽区，距天津市中心13 km，距天津港30 km，总占地面积7.60 km2，裸地面积4.60 km2.机场位于中纬度亚欧大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属暖温带半湿润季风性气候［7］，四季分明，季节交替明显，年平均温度12.9℃，年降水量为547.9 mm.该地区生物资源丰富，植被覆盖率高，机场地被主要为水稗草（Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.）、 鹅 绒 藤（Cynanchum chinense R.Br.）、灰绿藜（Chenopodium glaucum）、虎尾草（Chloris virgata Sw.） 和车前草（Plantago asiatica L.）等植物群落，机场周边为大面积的农作物和苗圃.

1.2 样点设置

经过对天津滨海国际机场的实地考察并结合地理位置特点，确定了够能反映机场内生态环境主要特点的3个样地，分别为西跑道南航向地被区（39°6′26″N、117°21′37″E）、七号泵站附近地被区（39°6′11″N、117°23′4″E）和六号泵站附近地被区（39°8′71″N、117° 21′24″E），具体如图1所示.3个样地的环境特征明显，其中，西跑道南航向地被区地势复杂，周围有常年积水水沟和硬底池塘，紧邻跑道；七号泵站附近地被区内有低矮建筑群和丰富水域，且有材料垃圾堆放；六号泵站附近地被区紧靠机场边界，外围有农田和羊群活动，邻近村庄.

图1 天津滨海国际机场调查区域示意图Fig.1 Sketch map of Tianjin Binhai International Airport survey area

1.3 调查方法

调查时间为2014年和2015年2个年度的4—9月份，每月在每个样地采集3次.捕捉昆虫采用网捕样方法［8］：在样点中随机取5个样方，样方面积为1 m×1 m，用公尺圈定样方，使用网径约30 cm的捕虫网以固定次数（5次）、力度和幅度在样方中扫过，记录昆虫的数量、种类、活动状态、昆虫捕捉的时间点、天气状况等.对于样方外的一些昆虫，如蜻蜓、蝴蝶等，可以直接网捕.将捕捉的昆虫进行初步分类鉴定，之后浸入体积分数为75%的乙醇溶液中保存，带回实验室计数并做进一步的分类鉴定.

1.4 数据分析

所有实验数据均采用 Microsoft Excel 2007和SPSS19.0统计分析软件处理.采用描述群落多样性的一系列指数对昆虫进行数量分析［9］，包括：多样性指数（H’，采用Shannon指数）、优势度指数（I，采用Berger-Parker优势度指数）、物种丰富度（D，采用Margalef丰富度指数）、均匀度指数（J，采用Pielou均匀度指数）、群落相似性系数（R）.具体计算公式如下：

式中：pi为第i个物种的个体数占群落个体总数的比例；Nmax为优势种的个体数；N为全部物种个体数；S为群落物种数；W为样地A和B共有种的种数；a为样地A的全部种数；b为样地B的全部种数.

2 研究结果

2.1 昆虫群落组成

研究期间，本课题组在天津滨海国际机场共捕获昆虫3 539只，隶属9目22科23种，具体组成如表1所示.其中，数量最多的是直翅目昆虫（Orthoptera），占总量的36.03%；其次是鳞翅目和蜻蜓目，所占比例分别为15.27%和13.89%；再次是鞘翅目和膜翅目，数量分别占10.02%和9.57%.这5个目的昆虫数量占总量的84.78%，是整个昆虫群落的主体，在机场昆虫群落中起主要作用.其余的4个目昆虫数量较少，所占比例均低于16%.

表1 天津滨海国际机场昆虫群落组成Tab.1 Insect community composition in Tianjin Binhai International Airport grassland

2.2 不同生境内昆虫群落多样性特征的时间动态

通过对天津滨海国际机场2个年度的持续调查，发现3个样地昆虫的种类和优势类群均随着季节发生变化，如表2所示.

表2 天津滨海国际机场3个样地各季节的主要昆虫类群及所占比例Tab.2 Major insect communities of different seasons in three sample plots in Tianjin Binhai International Airport

春季，机场的3个样地中均分布着大量的鳞翅目的菜粉蝶、鞘翅目的沙潜、双翅目的摇蚊等，优势昆虫类群为鳞翅目.夏季，直翅目的中华蚱蜢、黄胫小车蝗等数量激增，而鳞翅目的菜粉蝶数量显著减少，7、8月份机场样地内进行了大规模的除草杀虫作业，造成昆虫数量的增长趋势明显降低，优势昆虫类群为直翅目（34.0%）和鞘翅目（29.8%），春季常见的鞘翅目的甲虫、双翅目的摇蚊、膜翅目的亚东细蟌等在这一阶段逐渐消失.进入秋季，机场地被昆虫多为直翅目的中华蚱蜢和黄胫小车蝗，总体数量大幅度下降，优势昆虫类群为直翅目（69.0%）.

比较3个样地的昆虫群落多样性特征，结果如图2所示.由图2（a）可以看出，在4—9月份期间，随着气温升高，3个样地的昆虫个体数量先呈上升趋势，在7、8月份达到最大值，8月下旬开始，天津地区气温回落，各生境内昆虫数量也随之下降，9月份达到最低（3只）.3个样地的昆虫数量在4—6份期间相近，7月份时六号泵站附近地被区的昆虫数量急剧升高，达到85只，这是由于个别昆虫数量猛增所致，如直翅目的蚱蜢和蝗虫在7月份大规模出现.西跑道南航向和七号泵站附近的地被昆虫数量增速缓慢，在7、8月份时数量显著低于六号泵站附近的昆虫.昆虫丰富度方面，如图2（b）所示，3个样地的昆虫也是在夏季（6、7月份）最高，七号泵站附近地被区的昆虫物种丰富度高于六号泵站附近地被区和西跑道南航向地被区，6月份达到最大值（6.81）.昆虫多样性的结果如图2（c）所示，六号泵站附近和西跑道南航向地被区的昆虫群落多样性指数随时间波动较大，二者的多样性指数均在7月份最大，分别为5.61和4.14；七号泵站附近地被区的昆虫群落多样性随时间的变化较为缓慢，且数值较低，6月份达到最大值（2.91），随后开始下降.3个样地之间进行比较，六号泵站附近地被区的昆虫多样性最大，西跑道南航向地被区次之，七号泵站附近地被区的多样性最低.因此认为七号泵站附近地被区的昆虫群落组成最单一，多样性指数随时间的波动最小.均匀度指数的情况如图2（d）所示，西跑道南航向地被区较高，除8月份较低外，其余月份均高于另外2个样地，在6月和7月份达到最大值；六号泵站附近地被区均匀度指数在6月份达到最大值（0.29），七号泵站附近地被区在8月份达到最大值（0.36）.优势度方面，七号泵站附近地被区昆虫群落的优势度指数随时间变化最大，6月达到峰值（0.39），8月最小（0.14）；西跑道南航向地被区昆虫群落的优势度指数随时间波动最小，趋于稳定；六号泵站附近地被区优势度指数最低，如图2（e）所示.从总体上看，机场内3个样地昆虫群落的个体数量、丰富度指数、均匀度指数与多样性指数的时间变化趋势相同，即夏季最高，春、秋季节较低，优势度指数则相反.

图2 天津滨海国际机场不同生境区域昆虫群落特征指数的时间动态Fig.2 Temporal dynamics of five characteristic indexes of insect communities in different habits in Tianjin Binhai International Airport

2.3 天津滨海国际机场不同样地昆虫群落的相似性

不同样地昆虫群落的相似性比较结果如表3所示.

表3 天津滨海机场昆虫群落间的相似性系数及相同类群Tab.3 Similarity coefficient and numbers of shared families of insects community in Tianjin Binhai International Airport

由表3可以看出，3个样地之间昆虫群落的相似性系数介于0.66～0.93之间.其中，七号泵站附近和六号泵站附近地被区相似系数较高（0.93），七号泵站附近与西跑道南航向地被区的相似系数较低（0.66），说明各样地区域的空间异质性不大，导致昆虫群落之间相似性普遍较高.六号泵站附近和七号泵站附近地被区之间相同类群最多，有21种，分别为：菜粉蝶、柑橘凤蝶、小菜蛾、铜绿丽金龟、七星瓢虫、沙潜、中华弧丽金龟、摇蚊、家蝇、地红蝽、稻棘缘蝽、中华蜜蜂、黑尾胡蜂、黑蚂蚁、黄蜻、亚东细蟌、中华蚱蜢、黄胫小车蝗、黄脸油葫芦、大青叶蝉、中华草蛉.七号泵站附近和西跑道南航向地被区相同种类较少，只有14种，分别为：菜粉蝶、小菜蛾、七星瓢虫、中华弧丽金龟、摇蚊、家蝇、中华蜜蜂、黑尾胡蜂、黄蜻、亚东细蟌、中华蚱蜢、黄胫小车蝗、大青叶蝉、中华草蛉.

3 讨论与结论

本项调查发现，天津滨海国际机场地被区的23种主要昆虫中，鞘翅目种类最多，达5种；其次为鳞翅目和直翅目，均为3种.从优势度分析，昆虫种类构成以菜粉蝶、中华蜜蜂、铜绿丽金龟、黄蜻、中华蚱蜢等常见昆虫为主，反映出机场附近村庄所形成的杂草生态系统的昆虫群落特征.不同样地昆虫群落的多样性特征不同，六号泵站附近地被区的数量和多样性最高，七号泵站附近地被区的多样性最低.这是因为六号泵站距离机场跑道较远，机场对其撒药和除草作业不如其他区域频繁，而且该样地紧邻机场边界，外围种植农作物且四季均有牧羊活动.因此六号泵站附近地被区的昆虫表现出较高的数量和多样性，群落结构较为稳定.张晓明等［10］在对不同种植模式花椒园昆虫群落的结构及稳定性的研究中指出，昆虫群落的多样性、丰富度和均匀度的增加会提高系统的稳定性，与本研究结果一致.

天津滨海国际机场的昆虫群落在种类组成、数量结构和季节变化等特征上均可对机场区鸟类的活动产生一定影响，机场鸟类种类和个体数量的季节变动周期均比地被昆虫晚一段时期，说明机场草地昆虫增加后，对鸟类具有较强的吸引作用.鞘翅目、鳞翅目中的蝶类、甲虫为昼行性昆虫，是天津滨海国际机场常见鸟类喜鹊（Pica pica）和红尾伯劳（Lanius cristatus）的捕食对象［11］；而一些蛾类如小菜蛾和铜绿丽金龟等夜行性昆虫则成为池鹭（Ardeola bacchus）等的捕食对象［12］；同时，鞘翅目和鳞翅目的幼虫大量分布于机场地被中，吸引戴胜（Upupa epops）、麻雀（Passeridae）等鸟类前来觅食［13］.调查还发现，蜻蜓目、直翅目类昆虫种类较少，但数量较多，如机场七号泵站附近草地内黄蜻数量较大，而禾本科植物群落中中华草蛉数量较多，秋季在禾本科植物群落中直翅目昆虫时有发生.体型微小密度较大的脉翅目、同翅目昆虫（稻棘缘蝽、大青叶蝉）是吸引家燕（Hirundo rustica）往复穿越飞行区捕食的主要因素.有些种类的昆虫并不直接被鸟类所捕食，但这类昆虫的天敌会吸引鸟类，如同翅目的蚜虫，其天敌为瓢虫和甲虫等，都是鸟类很好的食物.同翅目的蚜虫和大青叶蝉是天津机场地被中数量最多的2个类群.这2个类群的昆虫从4月份到9月份均能采集到，其在地被中的存活时间较长，所以对大青叶蝉和蚜虫的治理不可忽视，控制二者的数量对于减少机场区域内鸟类也是一个重要的手段和途径.秋季昆虫主要生活在枯草和地面腐质层［14］，因此机场在修剪高草时，应尽量将修割下的草清除出机场跑道区草地，以减少土壤动物的食物来源，并破坏其栖息环境.

为减少天津滨海国际机场内昆虫的种类和数量，农药的施撒必不可少，这是机场常用的控制昆虫的手段.应根据不同季节昆虫的活动规律来进行有效的打药，昆虫的发生主要是在4月份到9月份，因此农药治理可集中在该段时期内进行，而6月份到8月份的昆虫种类最多，数量也最大，所以应该在此时间段内加大农药喷洒的频率.另外，定期的割草能够使机场地被区的草种趋于单一，从而起到控制昆虫种类和密度、减少鸟类趋集觅食的作用［15］.总之，要适时控制机场地被昆虫的种类和数量，减少机场环境对鸟类的吸引力，降低机场区鸟类的数量，从而避免鸟击事件的发生.

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（责任编校 纪翠荣）

LI Shiquan1，XU Huanran1，2，YUAN Hong1，2，HE Bin1，2，GUAN Hongbo1，2，ZHAO Shulan1，DUO Li′an1

（1a.College of Life Sciences，1b.Research Center for the Control of Biodiversity and Airport Birdstrike，Tianjin Normal University，
Tianjin 300387，China；2.Tianjin Binhai International Airport，Tianjin 300300，China）

To learn the insect diversity to prevent the birdstrike in the grassland of Tianjin Binhai International Airport，the continual and systematic investigations on insect community in the grassland of this area were conducted from April to September in 2014 and 2015.Meanwhile，a series of index，including species dominance，richness，evenness and diversity were adopted to investigate and analyze the insects in three sample plots in this area.The results showed that：（1）The insects captured in Tianjin Binhai International Airport belonged to 22 families in 9 orders，among which Lepidoptera，Coleoptera and Odonata were the dominant taxa；（2）The insect diversity index of No.6 pump station grassland，which was near to farmland and countryside，and south course of west runway grassland close to water area was higher than that of No.7 pump station grassland surrounded by buildings and garbage.The richness index of No.7 pump station grassland was the highest，followed by that of south course of west runway grassland，and that of No.6 pump station grassland was the lowest；（3）The temporal dynamics of community evenness and community diversity in different habitats were similar.The dominance had the order of No.6 pump station grassland＞No.7 pump station grassland＞south course of west runway grassland；（4）The similarity coefficient in different habitats was at similar or extremely similar levels，which indicated that the habitats of insect had smaller spatial heterogeneity amony different habitat types.

grassland insects；insect diversity；insect richness；community similarity；Tianjin Binhai International Airport

Q968

A

1671-1114（2016）03-0044-06 Characteristics of insect diversity in the grassland of Tianjin Binhai International Airport

2015-11-23

民航专业项目“机场‘生态岛’鸟类综合防控技术研究”资助项目.

李士权（1989—），男，硕士研究生.

多立安（1962—），男，教授，主要从事环境生态与草业生态方面的研究.