东川区草地蝗虫多样性与当地环境之间的关系.pdf

/东川区草地蝗虫多样性与当地环境之间的关系冯加德 王鹏 王艺璇 冯丹 袁瑞玲 陈鹏(云南省林业和草原科学院 云南 昆明 云南省高黎贡山生物多样性与生态安全重点实验室 云南 昆明 昆明理工大学 生命科学与技术学院 云南 昆明)摘要:为探究草地蝗虫的多样性特征 以东川区的高山和河谷 个不同海拔(、及 )的草地作为采样地 通过野外随机网捕的方法对草地蝗虫进行采样 进行种类鉴定和数据分析 结果显示:东川区草地蝗虫为东洋区系 共有 科 属 种 高山区的草地蝗虫的 多样性指数和 均匀度指数均高于河谷 河谷地区的不同海拔带中 多样性指数最高的是海拔 区域 均匀度指数最高的是海拔 区域 高山地区的不同海拔带中 多样性指数最高的是海拔 区域 均匀度指数最高的是海拔 区域 结果表明:东川区的草地蝗虫虫口密度低(平均 头/)处于有虫不成灾的状态 证明当地草原的生态系统相对稳定 其中高山区域的草地蝗虫多样性指数较高 应加强对高山地区草地的蝗虫监测关键词:东川区 草地蝗虫 多样性中图分类号:文献标识码:文章编号:()():.(/).第 卷 期 年 月 西 部 林 业 科 学 收稿日期:基金项目:云南联合农业专项重点项目()云南重大科技专项计划()云南省专家基层科研工作站(勐腊县)建设项目 云南省林业和草原局项目“黄脊竹蝗研究与技术培训”第一作者简介:冯加德()男 硕士研究生 从事动物学生态研究:通信作者简介:陈鹏()男 博士 研究员 博士生导师 主要从事森林保护研究:.:草原是我国面积最大的陆地生态系统 在畜牧业发展中作为重要的生产资料 同时又承载着涵养水源、防风固沙、调节气候、维护生态多样性和生态安全的重要功能 滇东北地处亚热带高原带区域中有着丰富的天然高原温带草原 草地蝗虫()在草原生态系统中扮演了重要角色 一方面草原给作为消费者的蝗虫提供了食物来源及栖息场所 另一方面蝗虫作为次级生产者 是食物链上层物种的食物来源和能量载体 同时蝗虫的种群和发生规律既会被草原生态系统所限制 又会反过来影响草原生态系统的稳定 由于全球变暖以及其他自然因素影响 再加上人们对资源过度开发如:开垦草原、过度放牧等 使草原生态系统遭到了严重的破坏 而草地蝗虫的数量、种类和分布也随之发生急剧的变化 导致蝗灾发生的频率和危害程度日益加剧 造成草地面积锐减、草地退化、沙化、盐碱化以及生物多样性的丧失的严重后果滇东北位于云贵高原向四川盆地过渡的区域属于长江上游的金沙江流域 由于金沙江流域的切割 使得该地区沿岸的地形较为破碎 河谷下切较深 同时 山区的地质构造复杂且面积占比较大、稳定性差、水土流失状况严重等 这些因素导致滇东北的生态环境较为脆弱 草地蝗虫群落的组成和所处的地域息息相关 有关滇东北的蝗虫区系的相关研究很少 且其独特的地理区位 其蝗虫区系特征有别于云南其它地区 更重要的是 滇东北作为云南省的生态脆弱区 蝗虫的种群变化可能会对当地草原生态系统产生很大影响目前 有关云南草地蝗虫研究的重点主要集中在生物学特征和防治策略 研究区域大多集中在滇西北和滇南 缺少对滇东北地区的相关研究 滇东北区域内气候条件良好再加上丰富的土壤类型 为蝗虫的生长、发育和繁衍提供了一定条件在独特的气候和地形条件下 滇东北地区形成的蝗虫区系与云南其它地区不同 更重要的是 作为生态脆弱区 蝗虫的种群变化可能会对当地草原生态产生很大影响 为了探究滇东北地区蝗虫多样性规律 为该区蝗虫的防治和蝗虫多样性的保护提供理论支持 特以东川区为例 对其草地蝗虫多样性及与环境的关系进行了调查研究 根据当地“十里不同天”的气象和自然地理特点 选择高山和河谷 个不同草原区域展开蝗虫种类多样性调查 旨在系统性地阐释东川区草地蝗虫的多样性以及发生分布的特点 为掌握当地草原蝗虫种群动态 制定蝗虫科学防治策略提供基础理论和数据支持 材料与方法 研究地自然概况东川区地处云南省东北部与昆明市最北端(、)由于处于云贵高原北部边缘 居会泽县、寻甸县、禄劝县、巧家县之间 属于构造带结合过渡部位 地质被强烈侵蚀形成了典型的深切割高山 区域内地形复杂 既拥有 余米的低海拔河谷 也具有 的高海拔山峰 因为其特殊的位置关系 区内大部分面积都集中为山地 东川区年平均气温为 年平均降水量为 属于典型的亚热带高原季风气候 境内自下而上拥有不同类型的土壤分布 其中以红壤土分布最为广泛 调查方法根据东川垂直高差显著的山地地貌特点 共选取了 个采样点(表)其中高山地区 个 河谷地区 个 设置海拔梯度差异采样点 在河谷地区选取草地采样点的海拔分别为 、以及 相邻样点海拔差为 左右 高山地区选取草地采样点的海拔分别为 、相邻样点的海拔差为 左右 以比较分析其多样性 再对选定的生境点进行植被的调查最后根据当地的生境特点在每个样点设置一个 的采样地 采用随机网捕法和捕捉法在采样地进行草地蝗虫采集 采集时间选择蝗虫成虫期 年 月 每月采集一次 捕虫使用的昆虫网直径为 网深 网眼直径 扫网次数控制在 网 捕虫时间均集中在 采集到的蝗虫立即放入事先准备好的毒瓶(瓶中装有乙酸乙酯浸润的棉花)中 蝗虫毒死后 放入含有 乙醇的瓶中分装 并用标签纸详细记录采集时间及采集生境 将所采集的蝗虫标本带回实验室 依据毛本勇的方法对标本进行鉴定西 部 林 业 科 学 年表 个采样地的基本情况 采样点海拔/经纬度河谷 、河谷 、河谷 、高山 、高山 、高山 、数据统计与分析本试验利用 软件对采集到的 个采样点的数据进行生物多样性的分析 主要用到的公式如下 多样性指数:多样性指数:均匀度指数:/式中:为某一地区的物种丰富度 即物种的总数 为第 个物种的个体数与该区总个体数的比值 的底数可以是、等 本文计算全部采用 为底数 结果与分析 东川区草原蝗虫区系组成根据申效诚的分类方法 可将云南的蝗虫种类大致分为东洋种、古北种、广布种以及特有种(指分布于云南省的蝗虫种类)根据以上条件将东川区 种蝗虫进行区系分类 各区系种数以及所占总种数的比例如表 所示表 各区系种数以及所占总种数的比例 区系种数/种比例/东洋种 古北种 广布种 合计 特有种 根据表 可以看出 在东川区区系主要以东洋种为主 占总种数的 其次是广布种 占总种数的 未见古北种的分布 同时还有 个特有种的分布 占总种数的 以上结果表明 东川区的蝗总科区系分布以东洋种占大部分 符合中国昆虫地理区系分布的划分 东川区草原蝗虫物种多样性通过对东川区的 个采样点的抽样调查以及针插蝗虫系统鉴定 结果表明 该区草原生境的蝗虫类型共有 种 隶属于 科 属 其中:斑翅蝗科()属 种 斑腿蝗科()属 种 网翅蝗科()属 种 剑角蝗科()属 种 各科中属和种的比例详见表 表 东川区蝗虫各科的属、种分配 科属数量比例/种数量比例/斑翅蝗科 斑腿蝗科 网翅蝗科 剑角蝗科 合计 高山和河谷地区蝗虫多样性的比较本次调查在河谷地区的草地选取点主要依托于蒋家沟流域 根据现场对自然环境和所覆盖植被的观察 结合以往对于该流域环境的记载 可以发现 蒋家沟沿线流域是一个典型的生态脆弱区 由于强烈的构造运动 泥石流、山体滑坡等地质灾害发生频率明显 再加上人为活动的影响 使得该地植物更替规律较为紊乱 根据对河谷地区 个采样点的环境观察 该地区的生境类型绝大多数为灌木丛草甸 其优势物种有扭黄茅()、拟金茅()、鬼针草()、黄背草()、牛筋草()、铁苋菜()等 借鉴在高山地区的草地采样经验 采用沿途选点的方式 一直到达野牛草山景区 通过观察 该地区的生境类型大多为杂草草甸 其物种主要有小柏木()、戟叶酸模()、牛筋草、黄背草以及其他优质牧草和杂草等 第 期 冯加德等:东川区草地蝗虫多样性与当地环境之间的关系表 两个生境蝗虫数量分布 种类总数河谷草地高山草地短角外斑腿蝗 中华暗蝗 无斑暗蝗 塔达刺胸蝗 日本黄脊蝗 疣蝗 僧帽佛蝗 中华剑角蝗 东亚飞蝗 线剑角蝗 云南戛蝗 印度黄脊蝗 大山雏蝗 花胫绿纹蝗 非洲车蝗 云斑车蝗 方异距蝗 昆明拟凹背蝗 青脊竹蝗 合计根据调查 分别将 个地区的 个采样点的蝗虫类型汇总 结果显示:种不同生境类型的蝗虫多样性存在着较大差异 且在高山地区采集到的蝗虫数量为河谷地区蝗虫数量的 倍左右 其中在河谷地区草地存在的蝗虫种类有:短角外斑腿蝗()、中华暗蝗 ()、无斑暗蝗()、塔达刺胸蝗()、日本黄脊蝗()、疣蝗()、僧帽佛蝗()、中华剑角蝗()共计 种 占区域内总种数的 在高山地区草地存在的蝗虫种类有:东亚飞蝗 ()、中华暗蝗、线剑角蝗()、云南戛蝗()、日本黄脊蝗、印度蝗脊蝗()、无斑暗蝗、大山雏蝗()、花 胫 绿 纹 蝗()、非洲车蝗()、云 斑 车 蝗()、方 异 距 蝗()、短角外斑腿蝗()、昆 明 拟 凹 背 蝗()、中华剑角蝗()、青脊竹蝗()共计 种占区域内总种数的 还存在疑似种有玉案山雏蝗()、老阴山华佛蝗()、月亮湾缺背蝗()、短 翅 卡 蝗()在河谷和高山地区的草地都存在的种类有短角外斑腿蝗、中华暗蝗、无斑暗蝗、日本黄脊蝗、中华剑角蝗 共计 种 占区域内总种数的 两个不同生境蝗虫数量分布如表 由表 可知 河谷地区蝗虫的多样性指数 为 为 高山地区蝗虫多样性指数 为 为 说明高山地区蝗虫种类较河谷地区更为丰富 河谷地区蝗虫的均匀度指数 为 高山地区蝗虫的均匀度指数 值为 说明高山地区就蝗虫个体数目的分布更加均匀表 两个不同生境蝗虫群落多样性指数 生境河谷草地 高山草地 不同海拔梯度蝗虫多样性的比较根据调查结果可知 在海拔 处存在的蝗虫种类有短角外斑腿蝗、中华暗蝗、塔达刺胸蝗、日本黄脊蝗、疣蝗、僧帽佛蝗、中华剑角蝗在海拔 处存在的蝗虫种类有短角外斑腿蝗、塔达刺胸蝗、日本黄脊蝗、疣蝗、僧帽佛蝗、中华剑角蝗在海拔 处存在的蝗虫种类有中华暗蝗、短角外斑腿蝗、无斑暗蝗、僧帽佛蝗在海拔 处存在的蝗虫种类有东亚飞蝗、中华暗蝗、无斑暗蝗、非洲车蝗、方异距蝗、短角外斑腿蝗、中华剑角蝗在海拔 处存在的蝗虫种类有东亚飞蝗、中华暗蝗、线剑角蝗、云南戛蝗、日本黄脊蝗、印度黄脊蝗、花胫绿纹蝗、非洲车蝗、云斑车蝗、中华剑角蝗、昆明拟凹背蝗、青脊竹蝗、玉案山雏蝗(疑似)、老阴山华佛蝗(疑似)、月亮湾缺背蝗(疑似)、短翅橄蝗(疑似)在海拔 处存在的蝗虫种类有东亚飞蝗、无斑暗蝗、大山雏蝗、云斑车蝗、方异距蝗、中华剑角蝗 个海拔地区蝗虫数量分布如表 所示西 部 林 业 科 学 年表 不同海拔地区蝗虫数量分布 种类总数海拔 短角外斑腿蝗 中华暗蝗 无斑暗蝗 塔达刺胸蝗 日本黄脊蝗 疣蝗 僧帽佛蝗 中华剑角蝗 东亚飞蝗 线剑角蝗 云南戛蝗 印度黄脊蝗 大山雏蝗 花胫绿纹蝗 非洲车蝗 云斑车蝗 方异距蝗 昆明拟凹背蝗 青脊竹蝗 合计从表 可以看出 个不同海拔采集到的蝗虫数量由多到少依次为:由于是随机网捕进行蝗虫标本的采集 所以在一定程度上采集到的蝗虫数量能够反映该海拔带蝗虫数量的多少不同的海拔影响着蝗虫的多样性 根据计算各海拔高度蝗虫群落多样性指数如表 所示表 各海拔高度蝗虫群落多样性指数 海拔/从表 可以看出 不同的海拔区域蝗虫多样性指数并未出现线性变化 而是随海拔升高整体呈倒“”型分布 在河谷地区草地采样点的 个海拔带中 蝗虫群落多样性指数 值和 值最高的为 值为 值为 表明在此处的蝗虫种类较为丰富 在高山地区草地采样点的 个海拔中 蝗虫群落多样性指数 值和 值最高的为 值和 值分别为 、表明在此处的蝗虫种类较为丰富在河谷地区草地的 个海拔梯度中 均匀度指数 从大到小排序依次为 说明在海拔 处的草地中 各种蝗虫的个体数目分布较为均匀 相反 在 海拔 处蝗虫类型间个体数目差异较大 有着较为明显的优势种为短角外斑腿蝗 高山地区采样的 个海拔中海拔 处的蝗虫个体数目分布较为均匀 讨论与结论 东川区草地蝗虫暂不需要管控本次研究采用野外调查的方法探明了东川区草地蝗虫种类多样性组成 共记录 科 属 种蝗虫 其中科水平上 最为丰富的是斑翅蝗科 其次为斑腿蝗科 最后为网翅蝗科和剑角蝗科 经过采样头数和样方面积的比例计算 该地的蝗虫种群虫口密度平均为 头/而蝗虫类的防控 级指标为 头/故该地尚未达到最低防控指标 因此暂不需要对该地区蝗虫进行防控 但是后续仍需加强监测 随时掌握蝗虫种类和种群动态进而科学地判断是否需要进行蝗虫防控 第 期 冯加德等:东川区草地蝗虫多样性与当地环境之间的关系 东川区草地蝗虫多样性原因分析生态系统中物种多样性的形成是多个因素相互作用的结果 包括植被类型的更替、生境条件的改变以及人为因素的影响等 本研究发现 东川区高山地区的草地蝗虫多样性较河谷地区更加丰富 高山地区草地蝗虫类型的个体数量、分布相较河谷地区更为平均 韩笑发现植被类型的复杂性与昆虫群落多样性呈正相关 但本调查结果表明 植被类型更为丰富的河谷地区蝗虫多样性指数却低于高山地区 分析原因可能是因为东川区高山地区禾本科()植被较河谷地区更加丰富 丰富的食物使得高山地区蝗虫的多样性指数更高 此外 东川区的地形特殊 河谷地区的构造运动更加强烈 植被类型更替频繁和迅速加之河谷地区人为活动较为频繁 人为干扰使河谷生境的蝗虫种类减少 而高山地区植被更替缓慢 光照充分 人为影响小 稳定的植被环境更适宜蝗虫的生存 多样性的丰富程度代表了生态系统的稳定性 根据结果可知高山草地生态系统更稳定冯建孟等发现海拔和物种多样性呈负相关但是由于不同植被类型的交错分布也会使海拔梯度的物种多样性出现峰值 本研究发现 个生境的多样性指数随海拔升高整体呈倒“”型分布 即存在峰值 在河谷地区的 个海拔梯度中蝗虫多样性指数阈值出现在在海拔 处的草地 分析原因有二:第一是该草地区域地势平坦面积大 受人为干扰较小 第二是此处草地的植被类型较另外 个海拔地区丰富 给蝗虫提供了丰富的生存环境以及为蝗虫的生长、发育、繁衍提供充分的食物 而高山地区蝗虫多样性指数最高值出现在海拔 的草地 与海拔 的草地相比较 海拔 的草地受到的人为干扰较小因东川区城区的在海拔为 海拔 处的草地正好是人类生产活动最频繁的区域 与海拔 的草地相比 海拔 处的温度更高 植被类型较为丰富 故更适合蝗虫生存本研究主要对河谷和高山两种不同类型的生境以及不同海拔梯度的蝗虫多样性进行研究 但是东川区的地形复杂 尤其是垂直高差明显 在选择采样点时首先需保证采样人员的安全 故采样点的选择受人为因素影响较大 由此导致样本采集数量不足 后续研究可进一步研究高海拔地区蝗虫多样性指数低与当地自然地理环境间的关系 深入探讨东川区以及滇东北地区蝗虫多样性与环境的联系 为蝗虫防控和多样性保护提供实验支撑和理论依据整体来说 相较于草原蝗虫防治指标 东川区蝗虫虫口密度极低 表明东川区的草地蝗虫的群落结构相对稳定 处于有蝗不成灾的状态 因此推测 目前当地的草原生态系统处于一个相对稳定平衡的状态 但根据本研究结果 高山的草地蝗虫多样性指数较高 因此 应加强对高山地区草地的蝗虫监测参考文献:洪军杜桂林王广君.我国草原蝗虫发生与防治现状分析.草地学报():.马志宁俞鸿千王颖等.宁夏草原蝗虫多样性及其对环境因子的响应.中国生物防治学报().(:):.:.李馨王丽红王文强等.中国蝗虫物种多样性研究进展.延安大学学报(自然科学版)():.曹奕昕李家玉李馨等.延安黄土丘陵沟壑区不同生态恢复类型中的蝗虫物种多样性.延安大学学报(自然科学版)():.邱星辉康乐李鸿昌.内蒙古草原主要蝗虫的防治经济阈值.昆虫学报():.卢辉张泽华龙瑞军.蝗虫重度干扰下草地恢复演替过程中生物群落的变化.草原与草坪():.赵晓燕.滇东北地区滑坡地质灾害危险性评价研究.昆明:云南大学.毛本勇任国栋欧晓红.云南蝗虫区系、分布格局及适应特性.北京:科学出版社.:.():.下转 页西 部 林 业 科 学 年科学)():.魏晖李婷婷张蒙静等.秦皇岛海滨公园风景林景观质量评价与影响因素分析.西部林业科学():.马薛骑裘鸿菲张群.景观结构要素与色彩因子对滨水景观视觉质量的影响 以武汉东湖磨山景区为例.西北林学院学报():.():.张喆.基于公众响应评价的森林色彩特征及其影响研究.北京:中国林业科学研究院.():.陈嘉婧刘保国李睿等.基于植物群落色彩构成量化分析的植物配置研究.河南农业大学学报():.():.张昶王涵王成.结构与季相特征对运河森林公园景观质量的影响 基于 种评价方法的探讨.西北林学院学报():.李鑫王子尧吴丹子等.基于生理反馈的城市滨河步道对青年人压力缓解的研究.中国园林():.马冰倩徐程扬崔义.八达岭秋季景观整体色彩组成对美景度的影响.西北林学院学报():.彭丽军张法亮王琪等.彩叶植物在园林中的应用 基于色彩调和理论的视角.湖南农业大学学报(自然科学版)():.(责任编辑:李甜江)上接第 页 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