平朔礦區復墾林地蛾類調查及多樣性分析

王菊平，賀沛芳，石保明，賀振偉，趙 峰，岳建英，曹天文

（1.山西省農業科學院植物保護研究所，山西太原030032；2.平朔煤炭工業公司，山西朔州036006；3.山西省生物研究所，山西太原030006）

生態恢復中的一個關鍵成分是生物體，因而生物多樣性的研究在生態恢復計劃、項目實施和評估過程中具有重要的作用[1]。平朔礦區土地復墾與生態重建工作開始于20世紀90年代初，人工重建的森林生態系統現已初具規模。

2007年6—9月，我們初步對山西省平朔礦區復墾林地的蛾類昆蟲資源進行了系統調查，并且進行了區系組成和多樣性分析，以期為平朔礦區復墾林地的管理、生態恢復和蟲害控制提供科學依據。

1 調查樣地與研究方法

1.1 調查樣地的自然概況

平朔礦是我國大型的露天開采煤礦，地處黃土高原東部、山西省北部的朔州市平魯區境內，東經112°10′～112°30′，北緯39°23′～39°37′。礦區屬典型的溫帶半干旱大陸性季風氣候，冬春干燥少雨、寒冷、多風，夏秋降水集中、溫涼少風[2]，礦區平均氣溫為4.8～7.8℃，年降水量為450mm左右，而年蒸發量為年降水量的5倍左右[3]。

礦區復墾地主要有南排土場、西排土場和內排土場。各排土場的立地地形分為平臺和邊坡2類。根據復墾時間和植被類型的不同，調查組篩選出4個具有代表性的樣地作為調查點：1.南排土場12號平臺（S12）；2.南排土場2號平臺（S2）；3.西排土場 5 號平臺（W5）；4.內排土場 18 號平臺（N18）（表1）。

表1 調查樣地及植被情況

1.2 研究方法

1.2.1 調查方法 調查工作于2007年6月上旬開始，到9月下旬結束。6，7，9月各調查1次，8月分別在上旬、下旬各調查1次。每次調查2 d以上。調查方法為燈誘法，誘集時間一般20：30—23：30。

將誘集的昆蟲標本作好采集記錄，然后集中帶回實驗室進行整理鑒定，并統計各個調查點每次采集標本的種類和個體數量。在標本鑒定工作中，以參考權威著作[4-5]和山西省及臨近省的地方志等文獻[6-11]為主，遇到疑難種類則送請有關權威專家審核鑒定。

1.2.2 分析方法 根據調查記錄與采集的標本，分別統計不同生境、不同復墾時間采集的蛾類昆蟲數量，并運用相關公式進行多樣性分析[3，12-13]。

本文運用的多樣性指數公式為：（1）物種豐富度指數（Margalef指數）：R＝（S－1）/ln N；（2）Shannon-Wiener多樣性指數：H′＝-∑Piln Pi；（3）Pielou 均勻度指數：E＝H′/H′max。

其中，R為Margalef物種豐富度指數；S為群落中的總種數；N為樣地中所有物種的總個體數；Ni為第 i種的個體數；H′為 Shannon-Wiener多樣性指數；Pi為種i的個體數占群落中總個體數的比例（Ni/N）；E 為 Pielou均勻度指數；H′max為最大的物種多樣性指數（ln S）。

2 結果與分析

2.1 區系組成

本次調查共捕獲蛾類標本1 359號，鑒定出155種，隸屬于12科，結果如表2所示。

表2 平朔礦區復墾林地蛾類區系組成

由表2可知，天蛾科Sphingidae3種，枯葉蛾科Lasiocampidae 3種，舟蛾科Notodontidae 1種，毒蛾科Lymantriidae2種，木蠹蛾科Cossidae4種，夜蛾科Noctuidae99種，尺蛾科Geometridae31種，螟蛾科Pyralidae 8種，苔蛾科Lithosiidae1種，波紋蛾科Thyatiridae1種，鞘蛾科Coleophoridae1種，卷蛾科Tortricidae1種。調查結果表明，夜蛾科Noctuidae為優勢類群，個體數占全捕獲量的63.94%，種數占總種數的63.87%。尺蛾科Geometridae、螟蛾科 Pyralidae、天蛾科 Sphingidae、枯葉蛾科Lasiocampidae、木蠹蛾科Cossidae、毒蛾科Lymantriidae這6個科為常見類群。舟蛾科Notodontidae、苔蛾科 Lithosiidae、波紋蛾科Thyatiridae、鞘蛾科Coleophoridae、卷蛾科 Tortricidae分布狹窄而且個體數量少，為稀有類群。

蛾類昆蟲群落在不同樣地間個體數變化幅度較小，優勢類群和常見類群在各樣地間分布比較均勻，未見有集中分布于個別樣地的現象。其中，夜蛾科在各樣地所捕獲的蛾類昆蟲中無論是種類還是數量上都占有很大比例（表2）。

2.2 蛾類發生的時間動態

對不同時間采集到的蛾類種類和個體數量進行統計分析，結果（圖1）表明，平朔礦區復墾林地蛾類昆蟲物種數和個體數在8月達到最高，物種數在8月初達到最高后開始下降，個體數則持續到8月下旬才開始下降，到9月顯著降低。物種數和個體數在7月都稍有下降，這可能與當時氣候情況有關，7月份調查時正值降雨，對標本的數量和種類可能都有一定的影響。可見，8月是平朔礦區蛾類昆蟲的盛發期，到9月中旬物種數和個體數都有明顯下降。

2.3 多樣性分析

生物群落多樣性是群落可測特性之一，是研究群落水平的重要指標。依據調查統計數據，各樣地蛾類昆蟲群落的多樣性指數如表3所示。

表3 不同樣地蛾類昆蟲多樣性指數

由表3可知，各樣地蛾類昆蟲從大到小依次為：西排土場5號平臺（W5）＞南排土場12號平臺（S12）＞南排土場2號平臺（S2）＞內排土場18 號平臺（N18），這與均勻度（E）、最大的物種多樣性（H′）、物種豐富度（R）的順序一致。

平朔礦區復墾林地蛾類群落的多樣性受季節、復墾時間、復墾模式等多種因素的綜合作用。受季節影響，該區蛾類發生比較集中，物種數和個體數均在8月達到最高，9月中旬有明顯下降。為了研究不同復墾時期植物多樣性變化狀況，將復墾時期劃分為復墾初期（1～5 a），復墾中期（6～10 a），復墾后期（10 a以上）[12]。4個樣地的復墾時間分別為：樣地W5復墾時間為11 a、樣地S12復墾時間為15 a、樣地S2復墾時間為15 a、樣地 N18復墾時間為 6 a。其中，樣地 W5，S12，S2均進入復墾后期，只有樣地N18剛進入復墾中期，本文運用相關多樣性指數公式所測得的蛾類群落多樣性的順序中樣地N18排在最后，可見復墾時間對蛾類群落豐富度和多樣性有一定的影響。3個進入復墾后期樣地中，樣地W5種植模式為沙棘、枸杞、刺槐混栽，枸杞種植失敗，沙棘（喬）長勢較弱，刺槐（灌）為優勢種，同時由于平臺的復墾較好，群落內草本植物的多樣性較高，樣地內草本、喬木、灌木分布均勻；樣地S12種植模式為刺槐林，局部有榆樹、臭椿、山杏、槭樹，同時邊坡刺槐、沙棘混交長勢良好，大籽蒿入侵為優勢群，雜草種類較少；樣地S2原始種植模式為檸條、冰草、沙打旺、草木樨、沙棘、刺槐，之后沙打旺、草木樨、沙棘、刺槐、冰草相繼退化，檸條成為單一的優勢群落，只有刺槐零星分布，平臺路邊有油松、榆樹分布。根據樣地內現有植物種類的不同配置模式，3個進入復墾后期的樣地中，植物群落的豐富度和多樣性由高到低依次為W5，S12，S2，與本文運用相關多樣性指數公式測得蛾類群落多樣性W5＞S12＞S2的順序一致。可見，植被組成的復雜性，不同植被配置模式對蛾類群落多樣性的影響不同，其中，草本、灌木和喬木多層次配置的蛾類群落多樣性最高。

3 討論

本研究對平朔礦區蛾類群落多樣性進行比較系統的調查，共記錄到蛾類昆蟲12科155種。其中，夜蛾科為優勢種群，尺蛾科、螟蛾科、天蛾科、枯葉蛾科、木蠹蛾科、毒蛾科6科為常見類群。可見，在平朔礦區生態系統中，夜蛾科在各樣地所捕獲的蛾類昆蟲中無論是在種類還是數量上都占很大比例，這與其食性雜、適應性強，且礦區復墾林地大部分植物均為其適宜的寄主有一定關系。蛾類群落在不同樣地間個體數變化輻度較小，優勢類群或常見類群（如夜蛾科、尺蛾科、螟蛾科等）在各樣地間分布比較均勻，未見在個別樣地有集中分布的現象。這與平朔礦區各排土場植被條件相似有關。平朔礦區蛾類群落多樣性的研究結果表明，植被組成的復雜性、不同植被配置模式對蛾類群落多樣性的影響不同，其中，草本、灌木和喬木多層次配置最好。

［1］康恩勝，宋子嶺，龐文娟.生物多樣性原理在采煤廢棄地復墾中的應用[J].露天采礦技術，2005（5）：78-84.

［2］李晉川，白中科.露天煤礦土地復墾與生態重建（平朔露天礦的研究與實踐）[M].北京：科學出版社，2000：5.

［3］郭逍宇，張金屯，宮輝力，等.安太堡礦區復墾地植被恢復過程多樣性變化[J].生態學報，2005，25（4）：763-769.

［4］中國科學院動物研究所.中國蛾類圖鑒（Ⅰ～Ⅳ）[M].北京：科學出版社，1982.

［5］周堯.中國蝴蝶志[M].鄭州：河南科學技術出版社，1999.

［6］王緒捷.河北森林昆蟲圖冊 [M].石家莊：河北科學技術出版，1985：130-163.

［7］申效誠，王愛萍，張書杰.夜蛾科昆蟲區系研究Ⅱ.中國各省區夜蛾的分布及相似性分析 [J].華北農學報，2008，23（5）：151-156.

［8］曹天文，王天錄，樊智敏，等.中條山混溝原始森林鱗翅目昆蟲考察報告Ⅲ（夜蛾科）[J].山西農業科學，2007，35（12）：48-50.

［9］王菊平，郝曉鵬，張吉，等.管涔山汾河源頭鱗翅目昆蟲考察報告Ⅰ[J].山西農業科學，2008，36（12）：69-71.

［10］任應黨，申效誠，孫浩，等.河南昆蟲、蜘蛛、蜱螨的區系成分和分布地理研究[J].華北農學報，2011，26（1）：204-209.

［11］田秀麗，孫彥輝.六星黑點豹蠹蛾風險性分析和管理措施[J].天津農業科學，2008，14（1）：58-60.

［12］劉萍，仲雨霞，付必謙，等.北京野鴨湖濕地膜翅目群落多樣性及生態分布 [J].首都師范大學學報：自然科學版，2008，29（2）：38-44.

［13］許建偉.黃土區大型露天礦復墾地植物多樣性及影響因素研究[D].太谷：山西農業大學，2008.