利用马氏网评估老港固废物综合利用基地防护林节肢动物群落结构及多样性

王章训，王凤，吴时英，吴华，张丽萍，缪玮

（1.上海市园林科学规划研究院，上海 200232；2.上海城市困难立地绿化工程技术研究中心，上海 200232；3.上海市浦东新区林业站，上海 201203；4.上海乐知农林科技有限公司，上海 201302；5.镇江市城市绿化管理站，江苏 镇江 212000）

节肢动物是生物界的一个主要类群，是动物界中物种最丰富的集合[1]。无论是个体数量、生物量、种数与基因数，它们在生物多样性中都占有十分重要的地位。节肢动物对生境的变化敏感，具有广谱的生物地理学和生态学探针功能[2]，昆虫群落的物种多样性，是生态系统结构和功能的组成因素，对维持自然界的生态平衡发挥着重要作用。不同生境对昆虫多样性产生一定的影响，因此某种生境下的昆虫多样性可以作为评价该地生态环境质量的一种有效手段[3]。许多地区开展了区域内节肢动物多样性和群落结构相关的研究，通过对昆虫多样性的调查，对评价当地生态提供了参考数据。

老港固废物综合利用基地位于上海市浦东新区老港镇境内[4]，包括再生能源利用中心（垃圾焚烧发电厂）、综合填埋场（含渗滤液处理厂）等功能区，其中再生能源利用中心规划垃圾处理总规模为6 000 t·d-1；垃圾填埋区占地320万m2，库容约为8 000万t，设计日处理垃圾4 900 t·d-1，是目前国内最大的滩涂型城市生活垃圾填埋场。该基地自1989年建成以来，承担了上海市70%以上的生活垃圾的利用和消纳任务，为上海市城市安全运营保障、城市环境质量提升起到了显著的推动作用。综合填埋场处理规模大、物料来源多、污染物产生量大，填埋场对周边地区存在“二次”污染现象，与民生诉求和高标准环境需求之间存在较大的矛盾。为减少垃圾填埋对环境和土壤的污染，上海市政府对该基地启动了生态恢复工程：2008年采用垃圾上覆盖土壤的方式进行封场、2011年开始对该片区域进行植物造林。2016年，浦东新区发改委又批复了在基地南侧、西侧及北侧部分地区，建造生态防护林。但随着林地面积的增加，对该林地有害生物的监测与防控却相对滞后，对其主要病虫害的种类及发生情况尚未开展过相关调查，对林地内主要天敌种类及发生情况也尚不清楚。

为了解老港固废物综合利用基地防护林的节肢动物多样性及群落结构，本研究于2018年4-11月对老港固废物综合利用基地防护林昆虫资源及其多样性进行了初步调查研究。运用多样性指数、均匀度指数、丰富度指数等不同指标讨论了不同功能团节肢动物群落特征，并统计了区域内优势种群的季节变化动态，以期为上海城市绿地生态建设和无公害防治技术推广提供基础资料。

1 研究地概况

老港固废物综合利用基地位于上海市浦东新区老港镇境内（30°59′～31°16′N，120°53′～121°17′E），地处中纬度东亚季风盛行区域，年平均气温为15.0～15.8℃，最低气温在1月，月平均气温在3.3～3.6℃，最高气温在8月，月平均气温在26.8℃；全年总日照时数为2 000～2 200 h，年降水量为900～1 050 mm。土壤主要为吹填土，pH值在7.80～8.24，全盐量为2.0～3.0 g·kg-1。基地面积约15.3 km2，总规划范围为29.5 km2，其中垃圾填埋场占地320万m2，日处理垃圾4 900 t·d-1，约可使用45年。

植被主要有樟Cinnamomum c amphora、女贞Ligustrum l ucidum、弗吉尼亚栎Quercus v irginaiana、七叶树Aesculus chinensis、乌桕Sapium sebiferum、墨西哥落羽杉Taxodium mucronatum、棕榈Trachycarpus fortunei、圆柏Sabina chinensis、紫荆Cercis chinensis等85种乔木3万余株，有日本女贞Ligustrum japonicum、绣线菊Spiraea salicifolia、夹竹桃Nerium indicum、大花秋葵Hibiscus grandiflorus、大花醉鱼草Buddleja colvilei、‘紫色王子’海棠Malus‘Purple Prince’、海滨木槿Hibiscus hamabo、木芙蓉H.mutabilis、红叶石楠Photinia×fraseri、伞房决明Cassia corymbosa等灌木35种6万余株，造林总面积约800 hm2，其中2011年造林350 hm2，2016年造林450 hm2，采用混交造林方式，造林时乔木间行距为3 m，乔木胸径在8～10 cm，至2018年防护林的郁闭度均已达85%以上。

2 研究方法

2.1 采集方法

2018年4-11月，使用马氏网定期采集昆虫，马氏网采购自淘宝，主要材质为100目尼龙丝网。马氏网整体构造像一座尖项房屋，底部为长方形，顶部一端较高，另一端较低，在较高一端装有一个收集头，收集头由两个塑料瓶和一个铁质接口组成，靠下面一个塑料瓶中装有酒精。在调查地南侧和北侧随机设置2个固定马氏网，两个马氏网间距约为2 000 m，基本能覆盖调查的所有区域。每隔15天收集一次采集瓶中的昆虫并更换采集瓶中的酒精，将标本放入写好标签的小瓶中，带回实验室鉴定及统计。采集的标本用75%乙醇保存，依据《昆虫分类学》《中国动物志》《王家园昆虫》等[5-9]鉴定标本。本研究采集到的节肢动物均鉴定到科级阶元。

2.2 分析方法

利用Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、均匀度、物种丰富度等来分析节肢动物群落特征[10]。

（1）优势度分析采用Simpson优势度指数（D）：

式中，ni为样地内第i个物种的个体数，N为样地内所有物种的个体数，S为物种数。

（2）物种多样性分析采用Shannon-Wiener多样性指数（H'）：

式中，Pi为第i种个体数占总个体数N的比率，N为全部物种的个体总数，S为物种数。

（3）均匀度分析采用Pielou指数（J）：J=H'/Hmax

式中，Hmax=lnS，S为群落中总的物种数。

（4）物种丰富度分析采用Margalef指数（dMa）：

式中，S为物种数，N为全部物种的个体总数。

多样性、均匀度以及优势度的计算用Microsoft Excel 2010完成。

3 结果与分析

3.1 节肢动物群落多样性调查结果

3.1.1 节肢动物群落数量调查 老港固废物综合利用基地防护林节肢动物群落多样性调查结果见表 1。由表 1表明，老港固废物综合利用基地防护林的节肢动物属于3纲17目131科，共15 59 9头，其中，捕食性天敌有32科，以食蚜蝇科的数量最多，达336头，四节蜉科、蚰蜒科等捕食性天敌的数量较少，均仅有1头；寄生性天敌达22科且数量最多，共6 337头，其中又以姬蜂科数量最多，为2 515头，占所有总昆虫数量的16.12%，超过寄生性天敌总数的三分之一，小蜂科数量其次，数量为1 225头，占所有昆虫数量的7.85%；中性昆虫中的蚊科和蚁科数量也较多，分别为1 1 25头和862头，占群落总数的7.21%和5.53%；害虫群落也有58科。除此之外，还诱集到蜗牛Fruticicolidaesp.、蜥蜴Eublepharidaesp.等非节肢动物种类。

3.1.2 节肢动物群落类群调查 将采集到的所有昆虫根据功能团，分成捕食性天敌、寄生性天敌、中性昆虫亚群落、害虫亚群落四个大的类群，经过统计，科数最多的是害虫亚群落，共有 58科，其次为捕食性天敌，有32科，寄生性天敌科数较少，有22科，中性昆虫群落科数分布最少，有19科；从个体数来看，寄生性天敌数量最多，有6 337头之多，中性昆虫数量其次，达4 593头，捕食性天敌个体数量最少，仅为1 535头。由于捕食性天敌处于食物链较高的位置，故个体数较少，符合生态系统正常分布状态。

表1 老港固废物综合利用基地防护林节肢动物群落种类及功能团划分Table 1 Arthropod community types and functional groups in shelterbelts in Laogang Comprehensive Utilization Base for Solid Waste

表1 续

3.2 节肢动物的群落结构特征

老港固废物综合利用基地防护林不同功能团节肢动物的多样性指数如表2。

表2 老港固废物综合利用基地防护林不同功能团节肢动物多样性指数Table 2 Diversity index of different functional groups of arthropod in shelterbelts in Laogang Comprehensive Utilization Base for Solid Waste

由表2可知，总群落的优势度指数（Simpson优势度指数）、多样性指数（Shannon-Wiener多样性指数）和丰富度指数均为最高，均匀度指数最高的为捕食性天敌亚群落，其均匀度指数为0.822 9，其次为害虫亚群落和中性昆虫亚群落，其均匀度指数分别为0.774 4和0.773 6；在四种不同功能团中，害虫亚群落具有较高的优势度指数、多样性指数和丰富度指数，分别达到了0.924 2、3.144 4和7.080 7；捕食性昆虫的多样性指数最低，寄生性天敌亚群落优势度指数和均匀度指数均为最低，中性昆虫亚群落则具有最低的物种丰富度指数，仅为2.134 7。

选取数量最多的姬蜂科、小蜂科和蚊科三个优势种类，统计其每月种群数量变化，统计的结果如图1。由图1可知，姬蜂科和小蜂科昆虫个体数量最多的均为8月，4-8月均呈现逐月递增的趋势，8月后个体数均开始下降，其中姬蜂科昆虫在10月又出现了一个发生高峰；蚊科昆虫出现时间较晚，5月开始出现，9月为数量最多的月份，10月后数量大幅降低，维持在一个较低的水平。

图1 老港固废物综合利用基地防护林主要昆虫类群年度动态变化Figure 1 Annual changes of main insect groups in shelterbelts in Laogang Comprehensive Utilization Base for Solid Waste

4 结论与讨论

本研究所调查的老港固废物综合利用基地防护林节肢动物中，膜翅目和双翅目昆虫所占的比例最大，这与节肢动物的采集方式密切相关。本研究主要使用马氏网采集，该种采集方式广泛应用于膜翅目昆虫采集和害虫与天敌昆虫多样性调查，与扫网法和陷阱法相比，该方法具有采集连续性好，持续时间长、采集效率高等优点[11]，采集结果更能代表该区域节肢动物分布的真实情况。尽管如此，此种采集方法对于一些鳞翅目幼虫和鞘翅目昆虫的采集效率较低，导致本研究采集的节肢动物群落结构与多样性与其他同类型的研究之间存在一定差异[12-14]。

从老港固废物综合利用基地防护林节肢动物种的功能团组成来看，捕食性天敌和寄生性天敌种类和数量占比较多，说明本区域天敌资源较为丰富。李静纳等研究了湖南三叶崖爬藤Tetrastigma hemsleyanum田间节肢动物群落结构特征，其结果显示寄生性天敌在节肢动物群落中仅有2种[15]，远低于害虫群落和捕食性天敌种类数，造成这种差异的原因除了林地与农田植被类型不一样外，与节肢动物的采集方式也密切相关。多样性指数分析结果显示仅捕食性天敌亚群落的均匀度指数要高于害虫亚群落，两种天敌亚群落的优势度指数、多样性指数、物种丰富度指数均低于害虫亚群落对应的数值，说明天敌亚群落的稳定性低于害虫亚群落，在养护过程中可通过对害虫实施无公害防治，保护利用天敌，维护本地节肢动物群落结构的稳定。

中性昆虫亚群落在本研究中也占有较高的比例，其个体数量比害虫亚群落高，这与其他学者的研究结果相似。中性昆虫对林地中节肢动物群落的多样性、均匀度等产生着重要的影响。一些学者认为中性昆虫可作为天敌的替代寄主或食物，对天敌的生长和繁殖起到十分重要的作用，是生态系统中重要的组成部分。中性昆虫亚群落的结构特征也可作为评价该区域生态系统稳定情况的一个重要指标，例如刘继亮等认为潮虫科Oniscidae可指示梭梭Haloxylon ammodendron林等人工林生境，蠼螋科Chelisochidae可指示柽柳Tamarix chinensis林生境[16]，在进行防护林有害生物防控时，要特别注意对中性昆虫和天敌的保护[17-18]。

老港固废物综合利用基地防护林于2011年和2016年分期造林建设，建成时间尚短，后期随着林分生长，郁闭度增加，生态群落结构的稳定，节肢动物群落种类和数量等可能会发生变动，需作进一步的调查研究，掌握群落动态。