河南鸡公山国家级自然保护区昆虫多样性研究

蔡东章，王德森

(1.河南鸡公山国家级自然保护区管理局，河南信阳 464000；2.华南农业大学昆虫学系，广州 510642；3.广东省生物农药创制与应用重点实验室，广州 510642；4.生物防治教育部工程研究中心，广州 510642)

鸡公山自然保护区位于河南省信阳市南部李家寨镇境内的豫鄂两省交界处，地理坐标为：114°01′～114°06′E，31°46′～31°51′N，总面积2 917 hm2。保护区地处北亚热带向暖温带过渡区，位于世界动物地理区划的古北区和东洋区分界线上。区内汇集有丰富的动植物资源，保存着较为完整的天然次生植被和原生植物群落，是中州植物种子资源贮存库、野生动物的庇护所。独特的地理位置使许多在其他地区早已灭绝的孑遗物种和一些系统发育上属于原始孤立的类群被保留下来，使得该区动植物区系具有原始古老、多方交汇、种类繁多、地理成分联系复杂的特征，成为中原地带不可多得的资源基因库。

鸡公山自然保护区地貌类型复杂，水热条件优越，森林植被多样，食物资源丰富，为昆虫的繁衍提供了良好的条件，已知昆虫有18目162科1 589种，占河南昆虫总种数的20.33%、中国昆虫总种数的2.10%、世界昆虫总种数的0.16%(叶永忠等，2014)。卢宝泉(1990)对鸡公山保护区陆生半翅目昆虫进行了区系特点分析，探讨了豫南地区在世界动物区系中的归属以及鸡公山地区陆生半翅目昆虫区系形成和生态地理的特点。韩凤英等(1995)对鸡公山保护区采集到的蜻蜓目昆虫进行了报道，共采集到30种，其中18种为河南省新记录。叶永忠等(2014)编著的《河南鸡公山国家级自然保护区科学考察集》仅对鸡公山区域内所包含的昆虫种类进行了记载。郭振超等(2015)对鸡公山保护区的蚁科昆虫区系进行了研究，明确了该区蚁科昆虫区系具有典型的东洋界特征。然而，有关鸡公山区域内昆虫群落结构、昆虫群落与植物群落互作关系、昆虫区系组成、昆虫群落多样性等相关研究还未见报道。

为此，在本研究中，作者在河南鸡公山国家级自然保护区内开展了昆虫资源调查工作，旨在明确保护区内9种植被类型中昆虫群落的情况，初步统计分析群落多样性、区系组成和群落的相似性。研究结果可以为进一步研究鸡公山自然保护区昆虫资源状况奠定基础。

1 材料与方法

1.1 研究材料

2018年5-10月份，在鸡公山自然保护区范围内共采集昆虫2 110头。2018年5月-2019年12月对所采集的昆虫进行整理和鉴定。

1.2 植被类型

本研究选取了鸡公山自然保护区内分布范围广且具有代表性的9种植被类型作为昆虫采集地，分别是马尾松林、落羽杉林、杉木林、阔叶混交林、针阔混交林、竹林、灌草丛、草甸和水生植被。每种植被类型选取3块25 m×25 m标准样地，样地概况见表1。

表1 不同植被类型样地概况

1.3 样地调查

采用五点取样法在晴天的10 ∶00-16 ∶00进行昆虫采集。具体采集方法根据昆虫的种类、活动能力和活动范围，选取网捕法、振枝法、扫集法和搜索法等。对27块样地，每月完成一轮调查。将采集到的昆虫分类保存，带回室内进行分类整理和标本制作，然后进行种类鉴定，并做好记录。

1.4 昆虫种类鉴定

昆虫种类的鉴定主要参考《河南森林昆虫志》(杨有乾等，1988)、《河南昆虫志鞘翅目(一)》(祝长清，1999)、《河南直翅类昆虫志》(王治国和张秀江，2007)、《河南蜻蜓志》(王治国，2007)、《中国蝴蝶原色图鉴》(周尧，1999)、《中国蛾类图鉴》(中国科学院动物研究所，1981)、《中国天牛彩色图鉴》(华立中等，2009)、《中国昆虫生态大图鉴》(张巍巍和李元胜，2011)等书籍。鉴定工作在华南农业大学昆虫学系完成。

1.5 昆虫多样性分析

昆虫多样性评价主要选择以下四个指标：物种多度(S)、物种丰富度指数(R)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、均匀度指数(E)。计算公式如下：

物种多度(S)采用昆虫种数S测度；

R=(S-1)/lnN，(S为昆虫种数，N为昆虫个体总数)；

H′=-∑PilnPi，(Pi=Ni/N，Pi为群落中昆虫i的个体数比例，Ni为群落中昆虫i的个体数，N为昆虫个体总数)；

E=H′/lnS，(H′为多样性指数，S为昆虫种数)。

1.6 不同植被类型中昆虫群落相似性分析

昆虫群落相似性采用Jaccard相似性系数(J)进行分析。计算公式如下：

J=c/(a+b)-c，(a为A植被类型中昆虫种数，b为B植被类型中昆虫种数，c为A、B两种植被类型中共有昆虫种数)。

根据Jaccard相似性系数原理判定，当J为0～0.25时，为极不相似；当J为0.25～0.50时，为中等不相似；当J为0.50～0.75时，为中等相似；当J为0.75～1.00时，为极相似。

1.7 数据处理与分析

所有原始数据录入Excel 2007中，并利用该软件对不同植被类型中的昆虫群落多样性指数和相似性系数进行计算。采用SPSS 22.0对数据进行统计分析，用单因素方差分析法和LSD多重比较法，分析不同植被类型对昆虫群落多样性的影响，显著性水平设定为P=0.05。

2 结果与分析

2.1 昆虫群落结构

采集的2 110头昆虫，经鉴定隶属于15目106科 880种(表2，附表1)。其中鳞翅目Lepidoptera 25科274种、鞘翅目Coleoptera 15科206种、半翅目Hemiptera 28科185种、膜翅目Hymenoptera 6科89种，分别占总种数的31.14%、23.41%、21.02%和10.11%。这4个目占科数(106科)的69.81%，占种数(880种)的85.68%。其次是直翅目Orthoptera 11科35种、蜻蜓目Odonata 5科 29种、双翅目Diptera 5科 25种、缨翅目Thysanoptera 2科17种，分别占总种数的3.98%、3.30%、2.84%、1.93%。缨尾目Thysanura、蜚蠊目Blattaria、竹节虫目Phasmatodea、螳螂目Mantodea、等翅目Isoptera、广翅目Megaloptera和脉翅目Neuroptera等7个目的种类较少，均小于10种。

表2 鸡公山自然保护区昆虫群落结构

2.2 不同植被类型的昆虫多样性

对鸡公山自然保护区9种不同植被类型中昆虫多样性特征进行比较分析，结果如表3所示。不同植被类型中物种丰富度指数排序为：针阔混交林>阔叶混交林>马尾松林>灌草丛>落羽杉林>杉木林>草甸>水生植被>竹林；其中，两种混交林显著高于其他7种植被类型，且两者之间没有显著差异；马尾松林、灌草丛、落羽杉林、杉木林4种植被类型中物种丰富度指数较高；草甸、水生植被和竹林中较低，特别是水生植被和竹林显著低于其他植被类型。物种多度排序为：针阔混交林>灌草丛>阔叶混交林>马尾松林>杉木林>草甸>落羽杉林>竹林>水生植被；针阔混交林、灌草丛、阔叶混交林和马尾松林中昆虫物种数均超过411种，显著其他植被类型。Shannon-Wiener多样性指数排序为：针阔混交林>马尾松林>灌草丛>阔叶混交林>杉木林>水生植被>落羽杉林>竹林>草甸；针阔混交林中昆虫Shannon-Wiener多样性指数最高，与马尾松林和灌草丛的差异不显著，与其他6种植被类型差异达到显著水平；只有草甸显著低于其他植被类型。均匀度指数排序：阔叶混交林>针阔混交林>马尾松林>水生植被>灌草丛>落羽杉林>杉木林=竹林>草甸；且阔叶混交林、针阔混交林、马尾松林、水生植被、灌草丛中昆虫均匀度显著高于杉木林、竹林和草甸；落羽杉林居中，与其他8种植被类型的差异均不显著。

表3 不同植被类型中昆虫群落多样性特征

2.3 昆虫区系成分

对昆虫区系分析发现，鸡公山自然保护区古北种昆虫最丰富有372种，占总数的42.26%；其次是东洋种269种，占30.57%；广布种最少，有239种，占27.15%。详见表4。

表4 鸡公山自然保护区昆虫区系成分

2.4 昆虫群落组成的相似性

鸡公山自然保护区9种主要植被类型中昆虫群落组成的Jaccard相似性系数如表5所示。马尾松林与其他植被类型的昆虫群落组成相似性均不高，仅与针阔混交林达到中等相似水平，Jaccard相似性系数为0.53；落羽杉林与其他植被类型的Jaccard相似性系数全部<0.50，除竹林外(J=0.19)，全部为中等不相似；杉木林与两种混交林中等相似，与其他植被类型全部为中等不相似；两种混交林与其他植被类型大多为中等相似，两种混交林的Jaccard相似性系数为0.80，达到极相似水平；竹林除了与针阔混交林中等相似(J=0.53)外，与其他植被类型全部为中等不相似或极不相似；灌草丛与两种混交林、草甸、水生植被达到中等相似水平；草甸、水生植被与其他植被类型多为中等不相似或极不相似。

表5 不同植被类型昆虫群落相似性比较

3 结论与讨论

本次调查共采集到15目106科880种昆虫，其中鳞翅目、鞘翅目和半翅目昆虫较多，与这 3个目物种数量较多一致。石蛃目、长翅目和襀翅目在鸡公山也有分布(叶永忠等，2014)，但本次尚未采集到。本调查设计样地涵盖保护区大部分植物种类、生境和地形，但由于时间短、采集方法不够全面、没有开展夜出性昆虫调查等因素，只采集到880种，占分布总数1 589种(此数据是叶永忠等在保护区及其周边地区采取普查的方式采集的种类数，包括大量农业昆虫)的55.38%。鸡公山地处北亚热带向暖温带过渡地带，一些种类虽有分布，但种群数量较少，是没有采集到的另一个因素。我们将进一步丰富采集手段、延长采集时间段，采取多角度、分类别进行昆虫多样性分析研究。

许多研究表明，植被类型越复杂，昆虫群落多样性越高(马国强和刘贤谦，2007；张飞萍和尤民生，2007；徐郑周等，2010)，本研究结果符合这一规律。针阔混交林、阔叶混交林和灌草丛中昆虫群落多样性的各项指标均较高，与这3类林地中丰富的植物种类密切相关。马尾松林中昆虫群落多样性指标与上述3类林地没有明显差异，可能是因为鸡公山保护区马尾松纯林多在阳坡，林内灌草种类丰富、盖度较大。以上4种林地中地面腐殖层较厚、土壤疏松，为各类昆虫的取食、栖息、繁殖提供了良好的自然条件。落羽杉林、杉木林和竹林中昆虫群落多样性的各项指标较低是因为这3类林地的郁闭度都大于0.6，而且落羽杉林和竹林多在阴坡、低洼处，不利于植物和昆虫的栖息、繁殖。因此，分析植被类型对昆虫群落多样性的影响时，不仅要考虑树种及混交类型，林下植被对昆虫群落结构的作用也不可忽视(刘哲强等，2015)。

昆虫群落特征指数是反映群落结构水平的重要依据，不仅代表了群落的多样性、丰富度、均匀度等，也在一定程度上体现了其所处地理环境、生存环境及林分状况等条件(孙儒泳，2001)。因此保护和发展混交林、适时开展抚育间伐、改善林间卫生环境等措施，有助于增强保护区林分整体健康状况，进而提高昆虫群落多样性，也是维护生态平衡，提升森林自然控害潜能、预防森林虫害成灾的重要措施。

昆虫区系分析结果符合鸡公山地处位置的实际情况，古北种372种，稍多于东洋种269种。若不计广布种，鸡公山保护区昆虫区系成分中古北种和东洋种相差不大，分别占58.03%和41.97%。因此，鸡公山保护区适合开展昆虫资源调查研究，能在较小的区域内采集到更多种类的昆虫，大大提高研究效率。

在昆虫群落相似性方面，总体上两种混交林与其他森林类型的相似性较高，而竹林、草甸和水生植被与其他森林类型的相似性较低，且多数接近或达到极不相似水平。各森林类型中昆虫群落存在差异，说明不同森林类型中都有对栖息地环境要求较为严格的特异性昆虫(金文斌等，2015)。本文仅从数量上对不同森林类型中昆虫群落的相似性进行了初步研究，下一步可对不同森林类型中特异性种类进行深入调查，进一步研究昆虫与寄主植物、栖息环境的相互关系等，为分析保护区生态系统的变化规律提供科学依据。