白术田昆虫群落结构及多样性研究

张明洁，路淑娟，王绍敏，王付彬，郭文秀，于毅

（1.山东省农业科学院植物保护研究所/山东省植物病毒学重点实验室，山东 济南 250100；2.山东农业工程学院，山东 济南 250100；3.济宁市农业科学研究院，山东 济宁 272031）

白术（Atractylodes macrocephala）又名于术、冬术、浙术，为菊科（Asteraceae）苍术属（Atractylode s）多年生草本植物［1］，喜凉爽气候，怕高温高湿［2］。白术作为一味传统中药，始载于《神农本草经》，被列为上品［3］，性温、味甘、微苦，具有健脾益气、燥湿利水、止汗、安胎等功效［4］。现代研究表明，白术在抗衰老、抗肿瘤、抗炎、调节胃肠功能、抗老年痴呆等方面亦具有一定的药理作用［5-7］。

中药材是中医药事业发展的物质基础，也是中国的战略性资源［8］。随着生活质量的提高，人们的健康意识也在不断增强，中医药受到广泛关注，中药材的种植也随之成为重点农业生产项目之一［9］。白术作为全国中药材市场上常用大宗药材品种，因其自身的药用价值与种植优势，多年来畅销于市，是不可代替的一味药材，占据着独特地位［10］。目前关于白术的研究主要集中在有效成分提取与合成［11］及其药理作用方面［12-14］，而关于白术种植过程中的昆虫群落研究还未见报道。昆虫作为生态系统的重要组成部分，研究其群落结构及其多样性不仅能探究昆虫群落的自我平衡调节能力，还可对害虫的暴发成灾进行预测预警［15，16］。因此，掌握白术田昆虫群落及多样性，有助于了解白术田昆虫发生规律与动态，制定科学有效的害虫防控措施，为白术的科学种植提供依据。

1 材料与方法

1.1 调查地点和时间

本试验于山东省济宁市高新区接庄镇福铭祥中药材种植产业园（35°20′50″N，116°43′25″E）进行。白术种植时间为2019年5月，种植面积130公顷，常规管理，整个生长过程中不喷施任何杀虫剂。

1.2 调查方法

试验采取马来氏网取样法收集白术田昆虫［17］。利用昆虫自然迁徙的习性，昆虫飞行碰到黑色阻隔筛网后一直向上飞行，飞至最高点会顺着进口进入收集瓶［18］。选取通风且阳光充足的白术田核心区安放马来氏网（中国科学院动物研究所提供），用固定绳索拉紧马来氏网的各个网面，使网脊的倾斜角度在35°～45°。为便于爬行类昆虫的收集，中间的黑色阻隔筛网与地面之间避免出现缝隙［19］。收集自5月5日开始，每7～10 d收集一次，至白术采收期10月20日为止。收集完成后，剔除杂物，用80%乙醇保存，然后进行鉴定、计数。

1.3 数据分析

白术田昆虫群落多样性以科为单位，计算相关参数［20］。计算公式如下：群落丰富度（N）为昆虫个体总数；Shannon-Wiener多样性指数（H′）＝-为第i科的个体总数（Ni）占昆虫个体总数（N）的比例，S为群落中的科数；丰盛度指数（d）＝（S-1）/lnN；Pielou均匀度指数（J）＝H′/Hmax＝H′/ln S，Hmax为H′的最大理论值，即假定群落内各个物种均以相同比例存在时的H′值；Simpson优势度指数（C）

2 结果与分析

2.1 白术田昆虫群落组成

白术田生长期共收集到昆虫9 543头，隶属于膜翅目（Hymenoptera）、双翅目（Diptera）、半翅目（Hemiptera）、鳞翅目（Lepidoptera）、鞘翅目（Coleoptera）、脉翅目（Neuroptera）、革翅目（Dermaptera）共7目，其中双翅目、膜翅目、半翅目为优势类群，其昆虫个体数量分别为5 838、2 035、1 335头，占昆虫个体总数的61.18%、21.32%、13.99%。鳞翅目与鞘翅目昆虫个体数量占昆虫个体总数的比例均低于10%，脉翅目与革翅目的昆虫个体数量所占比例不足1%。

昆虫群落组成如表1所示，加上革翅目蠼螋科（Forficulidae）、脉翅目草蛉科（Chrysopidae），共60科。双翅目的优势类群为蝇科（Muscidae）、摇蚊科（Chironomidae）、水虻科（Stratiomyidae），其昆虫个体数量分别占双翅目昆虫个体总数的30.97%、18.40%、10.84%。膜翅目的优势类群为茧蜂科（Braconidae）、姬蜂科（Ichneumonidae）、姬小蜂科（Eulophidae），其昆虫个体数量分别占膜翅目昆虫个体总数的40.93%、33.96%、12.48%。半翅目的优势类群为叶蝉科（Cicadellidae）、蚜总科（Aphididae）、粉虱科（Aleyrodidae），其昆虫个体数量分别占半翅目昆虫个体总数的49.81%、24.87%、14.01%。鳞翅目的优势类群为菜蛾科（Plutellidae）、夜蛾科（Noctuidae），其昆虫个体数量分别占鳞翅目昆虫个体总数的47.78%、35.00%。鞘翅目的优势类群为叶甲科（Chrysomelidae）、瓢虫科（Coccinellidae），昆虫个体数量分别占鞘翅目昆虫个体总数的46.15%、41.96%。

表1 白术田昆虫群落组成

2.2 白术田昆虫群落时间动态

如图1所示，不同类群的发生动态有所不同，但主要集中于6月中旬到7月。其中，蝇科昆虫个体数量相较而言整体处于较高水平，在整个生长期出现四个小高峰，分别为5月12日、6月30日、7月21日、8月25日。摇蚊科昆虫个体数量在6月30日呈爆发式增长，7月7日达到高峰，虫口数量达654头，此后发生数量直线下降。水虻科昆虫个体数量在6月中旬与7月中旬居多；茧蜂科昆虫个体数量在6月23日开始增长，7月14日达到最高水平；姬蜂科昆虫个体数量在5月19日出现高峰期，此后保持稳定水平；姬小蜂科昆虫个体数量在5月12日出现高峰期；叶蝉科昆虫个体数量在7月7日出现高峰期，7月份个体数量最多；蚜总科昆虫个体数量在5月5日出现高峰期，此后一直处在较低水平。

图1 白术田主要昆虫类群的动态变化

在白术生长期内，昆虫群落丰富度（N）呈现“降-升-降”的变化趋势，7—8月处于较高水平（图2）。昆虫群落Shannon-Wiener多样性指数（H′）除5月19日（0.9782）及8月25日（0.5790）较低外，其他时间水平相对较高，且变化较为稳定（1.1591～2.5165）（图3）。昆虫群落丰盛度指数（d）除5月19日较低（1.3746）外，其他时间维持在较高水平（1.8855～4.2128）（图4）。昆虫群落Pielou均匀度指数（J）除8月25日较低外，整个生长期均较稳定（图5）。昆虫Simpson优势度指数（C）在5月12日、5月19日、7月7日及10月20日较为明显（0.4039～0.5692），其他时间优势度不明显（≤0.4039）（图6）。

图2 白术田生长期内昆虫群落丰富度（N）时间动态

图3 白术田生长期内昆虫群落Shannon-Wiener多样性指数（H′）时间动态

图4 白术田生长期内昆虫群落丰盛度指数（d）时间动态

图5 白术田生长花期内昆虫群落Pielou均匀度指数（J）时间动态

图6 白术田生长期内昆虫群落Simpson优势度指数（C）时间动态

3 讨论与结论

作为生态系统中的组成部分，昆虫群落对于维持生态系统的物种多样性和生态平衡，促进物质转化、能量流动和信息传输具有重要作用［21］。本次研究共采集到昆虫标本9 543头，隶属于7目共60科。白术田优势昆虫类群（各目中数量占比＞10%）为蝇科、摇蚊科、水虻科、茧蜂科、姬蜂科、姬小蜂科、叶蝉科、蚜总科、粉虱科、菜蛾科、夜蛾科、叶甲科、瓢虫科，其中蝇科昆虫数量最多，叶蝉科、蚜总科、粉虱科、菜蛾科、夜蛾科是为害白术主要害虫，瓢虫科昆虫是白术田害虫的主要天敌。

在整个生长期，白术田昆虫群落丰富度相对较高的时期集中在5月初及7—8月，5月初以蚜总科数量最多，表明白术田此时受蚜虫为害严重。7月正处于白术盛花期，此时以双翅目中的蝇科、摇蚊科及膜翅目中的茧蜂科昆虫数量最多，膜翅目与双翅目昆虫为植物的主要传粉昆虫类群［22，23］，在长期进化过程中与植物形成稳定的相互关系。不同植物的传粉昆虫种类存在较大差异，因此，我们推测，蝇科、摇蚊科及茧蜂科昆虫可能为白术的主要传粉类群，在白术开花结籽阶段起到重要作用。

昆虫群落是生态系统的反映。昆虫群落稳定性高，表明具有较好的生态系统质量；昆虫群落结构越不稳定，虫害风险越高［19，24］。其发生与周围环境、耕作制度、用药情况及气候有密切关系。在白术整个生长期，昆虫种类丰富，昆虫群落Shannon-Wiener多样性指数维持在较高水平，Pielou均匀度指数总体平稳，仅8月25日Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数相对较低，这主要与该时期蝇科等昆虫数量偏多而其他昆虫类群数量相对较少有关。就整体而言，白术田昆虫种群结构较为稳定。

本研究表明，白术田昆虫群落丰富，5月上旬蚜虫可能为白术田的主要害虫，双翅目、膜翅目昆虫为白术田花期的优势昆虫类群，对植物开花结籽的作用极为重要［25］。明确白术的昆虫群落结构，可为白术的科学种植与管理提供理论依据。