吉林省公主嶺燈下甲蟲群落結構及多樣性

摘要

為明確吉林省公主嶺甲蟲種類及發生動態，提供甲蟲群落多樣性資料，本研究于2021年－2023年利用高空探照燈、蟲情測報燈逐日誘集甲蟲并分類，初步探明了各甲蟲的種群動態，并依此分析了甲蟲群落的多樣性。結果共采集、鑒定甲蟲16科58種，優勢科是步甲科（37.93%），其次為鰓金龜科（12.07%）;明確了甲蟲的發生期、發生量及食性，區分確認天敵昆蟲34種，中性昆蟲8種，害蟲20種。主糧作物害蟲包括玉米害蟲12種，大豆害蟲8種，水稻害蟲1種;其中，7月的甲蟲群落豐富度最高，7月、9月的甲蟲群落多樣性較高，不同時期群落均勻性無顯著差異，6月－8月間群落相似性較高。確定了不同月份的甲蟲優勢種及其優勢度指數。研究結果可為該區域甲蟲的預測預報及有效治理提供基礎理論依據。

關鍵詞

鞘翅目; 燈誘; 發生量; 食性; 天敵; 群落多樣性; 優勢種

中圖分類號：

S 433.5

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2024388

Community structure and diversity of beetles collected by light traps in Gongzhuling， Jilin province

SUN Wei， PAN Yiyuan， GAO Yuebo*

（Institute of Plant Protection， Jilin Academy of Agricultural Sciences; Northeast Center for Agricultural

Science and Technology Innovation， Gongzhuling 136100， China）

Abstract

To determine the species composition and population dynamics of beetles in Gongzhuling， Jilin province， and to provide a reference for understanding their community diversity， beetles were collected daily from 2021 to 2023 using vertical searchlights and pest monitoring light traps. A total of 58 species from 16 families were identified， with Carabidae （37.93%） being the dominant family， followed by Melolonthidae （12.07%）. The occurrence period， abundance， and feeding habits of beetles were investigated. Thirtyfour species were identified as natural enemies， eight as neutral insects， and 20 as crop pests， including 12 corn pests， eight soybean pests and one rice pest. Species richness peaked in July， while community diversity was highest in September and July. No significant differences were found in community evenness across months， but community similarity was higher between June and August. Dominant species and their dominance indices were identified for each month. These results provide a theoretical basis for the monitoring and integrated management of beetle populations in the region.

Key words

Coleoptera; light trap; abundance; feeding habits; natural enemy insect; community diversity; dominant species

位于東北亞地理中心的吉林省，其中西部地區屬平原地貌，處于松遼平原腹地，涵蓋公主嶺、梨樹、農安等糧食大縣，具土壤肥沃的黑土地，是重要的糧食生產基地。玉米、水稻、大豆是此區域種植的主要農作物，蔬菜、果樹也有一定的種植面積［12］。鞘翅目昆蟲，俗稱甲蟲，是昆蟲綱種類最多、分布最廣泛的目，目前鑒定的種類占昆蟲已知種類的1/3以上［34］。因其龐大的數量，鞘翅目昆蟲可作為昆蟲綱乃至整個生態系統的生物多樣性參考指標［5］。鞘翅目中眾多種類為農林業重要害蟲，與人類經濟利益關系密切［6］。多種甲蟲害蟲是吉林省需重點防范的害蟲類群，嚴重威脅著農業的可持續發展。如地下害蟲東北大黑鰓金龜Holotrichia diomphalia （Bates）、金針蟲，食葉害蟲雙斑長跗螢葉甲Monolepta hieroglyphica （Motschulsky）、白星花金龜Protaetia brevitarsis （Lewis），水稻重要害蟲稻水象甲Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel、稻負泥蟲Oulema oryzae （Kuwayama）等［79］。

對于吉林省內甲蟲的研究，可見平原區土壤、西部草地、延邊州森林、蛟河林區等不同生態區的甲蟲分布、群落的相關報道［1017］。但尚難以反映吉林省甲蟲種類及分布的整體情況，對吉林省中西部甲蟲種類組成的研究也有所欠缺。另外，在國家、省級項目資金的支持下，吉林省基層植保部門，建設了標準化病蟲害監測站，設置了誘蟲燈等監測設備，全面、準確地鑒定昆蟲種類是監測工作的重點。但由于燈誘昆蟲種類多、分類難度大，缺少針對于此區域甲蟲的鑒定資料，對監測工作的開展不利。可見，明確吉林省公主嶺地區甲蟲種類及其發生情況，不僅可為吉林省中西部乃至整個東北區域的甲蟲類害蟲的綜合防控提供理論參考，也可豐富甲蟲群落多樣性的研究資料，有著重要的現實意義。作者于2017年-2020年開展了此區域燈下蛾類昆蟲的相關研究工作［2， 18］，以此為基礎，于2021年-2023年在吉林省中西部代表區域公主嶺，利用高空探照燈、蟲情測報燈開展監測，系統調查了甲蟲的種類及發生動態，分析其群落多樣性，從而明確甲蟲群落的組成及結構。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

吉林省的氣溫、降水、光照等氣象因子存在較大的季節性差異，屬溫帶大陸性季風氣候。平原地區夏季平均氣溫可達23℃以上，冬季寒冷而漫長，平均氣溫降到-11℃以下，無霜期在100～160 d之間，4月-10月為田間作物的主要生育期。本試驗開展于吉林省農業科學院公主嶺試驗田（43°32′N，124°49′E）［2］。主要種植玉米、大豆、水稻、花生、向日葵等農作物，樹木包括垂柳、黑松、白樺等。

1.2 燈光監測

本研究選用了高空探照燈、蟲情測報燈誘集甲蟲。高空探照燈對高空飛行昆蟲誘集效果好，而蟲情測報燈則對近地昆蟲有著更好的誘集效果［19］。高空探照燈的設計參照張智［20］的報道自制。選用金屬鹵化物光源，GT75型探照燈（上海亞明照明有限公司），于空曠場地設置1臺，距作物田約100 m。將燈安裝在自制的漏斗內，使用鐵圈固定，下面放置邊長50 cm的正方體尼龍紗網（50目）集蟲袋。蟲情測報燈選用嘉多衛農JDWNAOⅢ型蟲情測報燈（河南州馳生物科技有限公司）。日落開燈，翌日日出關燈。清晨取蟲，及時進行分類、鑒定、統計整理。高空探照燈運行時間：2021年4月28日-10月14日;2022年5月9日-10月16日;2023年5月7日-10月23日。蟲情測報燈運行時間：2021年4月28日-10月14日;2022年5月9日-7月26日;2023年5月31日-10月23日。因設備故障，蟲情測報燈2022年7月26日-2023年5月31日無取樣。

1.3 種類鑒定

甲蟲的分類主要是通過查詢相關專著，進行形態學鑒定［3， 2124］。除此之外，部分甲蟲種類還進行DNA分子鑒定，NCBI BLAST比對置信度達99%以上時，再經形態學確認。分子鑒定選用的2對引物為C1J1718/C1J2191與LCO1490/HCO2198［2526］。詳細的試驗操作、數據分析方法參照孫嵬等［27］。本文的拉丁名、中文名除直角通緣步甲Pterostichus gebleri （Dejean）參考《遼寧甲蟲原色圖鑒》外，其余均參考《拉英漢昆蟲學詞典》［28］，甲蟲的食性信息則主要參考《遼寧甲蟲原色圖鑒》《北京甲蟲生態圖譜》［3， 21］。

1.4 數據統計

基于高空探照燈、蟲情測報燈的匯總數據統計甲蟲發生期和數量。因蟲情測報燈監測期的損壞導致部分數據缺失，群落多樣性的分析僅采用了高空探照燈的數據。依下列公式計算燈下甲蟲群落多樣性的各項指標。

豐富度（S）為調查到的甲蟲物種數。

群落多樣性指數H′（ShannonWiener）：

H′=－∑Si=1PilnPi

Pi代表的是第i種甲蟲數量占總甲蟲數量的比例。

均勻性指數J′：

J′=H′H′max=H′lnS

優勢度指數Dn：Dn=Ni/N；Ni，N分別代表第i種甲蟲的數量和總甲蟲數量。

群落相似性指數I：

I=2Ca+b

a=A月甲蟲種類數，b=B月甲蟲種類數，C=A、B兩月相同的甲蟲種類數。

試驗數據的處理及制圖應用Excel 2019軟件完成。對各處理數據采用SPSS 26.0軟件，進行單因素方差分析（ANOVA），選用Duncan氏新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 種類組成

2021年-2023年利用高空探照燈、蟲情測報燈在吉林省公主嶺誘集甲蟲，共采集鑒定甲蟲58種，隸屬于鞘翅目Coleoptera 16科（表1）。其中步甲科（數量占比37.93%）為優勢科，其次為鰓金龜科Melolonthidae（12.07%），其他包括龍虱科Dytiscidae（6.89%）、埋葬甲科Silphidae（6.89%）、天牛科Cerambycidae（5.17%）、虎甲科Cicindelidae（5.17%）等。基于昆蟲食性，區分確認天敵34種，種類數占比達到58.62%，害蟲20種，中性昆蟲8種。麥穗斑步甲Anisodactylus signatus （Panzer）、谷婪步甲Harpalus calceatus （Duftschmid）、大頭婪步甲Harpalus（Pseudoophonus） capito Morawitz、毛婪步甲Harpalus （Pseudoophonus） griseus （Panzer）這4種步甲科的昆蟲，屬雜食性昆蟲，因其既取食作物，又捕食其他昆蟲，所以即為害蟲，也是天敵。按為害主糧作物分類，確認玉米害蟲12種，包括東北大黑鰓金龜、暗黑鰓金龜Pedinotrichia parallela （Motschulsky）、棕齒爪鰓金龜Holotrichia titanis Reitter、闊胸禾犀金龜Pentodon quadridens mongolicus Motschulsky等;大豆害蟲8種，包含在玉米害蟲種類中;水稻害蟲1種，為大頭婪步甲。表1可知各種甲蟲的發生期及3年間的誘集量，以判斷其為害時期和發生程度。

2.2 群落多樣性

2021年-2023年不同月份間群落多樣性指數變化趨勢見圖1。從甲蟲的物種豐富度來看（圖1a），指數最高的是7月，達到34.67種。其次為8月、6月，9月的物種數相對較少，而5月、10月的豐富度指數顯著低于其他月份（Plt;0.05）。10月的豐富度指數最低，僅調查到5.5種甲蟲。甲蟲群落多樣性（圖1b）方面，9月的群落多樣性最高，指數達到2.03。7月也有較高的數值水平（2.02），與9月較為接近。而10月的群落多樣性指數顯著低于其他月份（Plt;0.05）。不同月份間的群落均勻性（圖1c）無顯著差異（Pgt;0.05），均勻性數值的變化隨時間變化不明顯。

2.3 群落相似性

綜合分析2021年-2023年各月甲蟲種類，各月間甲蟲群落的相似系數見表2。從各月之間數值的比較來看，相鄰月份間的相似性系數相對較高，這是因為發生時期相近，發生的物種種類也較相近。6、7、8月3個月之間彼此的相似性系數較高，這是由于此時期屬此區域昆蟲的主要發生時期，不僅發生的種類多，而且種類相近。7月與10月的相似性系數最低，表明兩月之間所發生的物種差異較大。

2.4 優勢種及優勢度指數

表3為各月優勢度指數前十的甲蟲種類，結果顯示，種類涵蓋鞘翅目的多個科。作為天敵昆蟲的異色瓢蟲在各月均保持較高的優勢度指數。2種既是天敵又是害蟲的步甲（麥穗斑步甲、毛婪步甲）是各月中可見的優勢種。此外，有一些捕食性步甲也是部分月份的優勢種。5月的甲蟲總量也較少，東北大黑鰓金龜的優勢度指數最高（0.54），是此時期主要發生的種類，也是此區域重要的地下害蟲。東北大黑鰓金龜在6、7月也保持了較高的優勢度指數。同為地下害蟲的暗黑鰓金龜7月的優勢度指數較高。黑阿鰓金龜Apogonia cupreoviridis Kolbe、毛黃齒爪鰓金龜Holotrichia trichophora （Fairmaire）、鮮黃鰓金龜Pseudosymmachia tumidifrons （Fairmaire）是在5月-7月可見的優勢度指數較高的甲蟲，也同樣是地下害蟲。10月甲蟲總量最少，此月異色瓢蟲Harmonia axyridis （Pallas）是優勢度指數最高的種類，數值達到了0.78。原因為此時期作物已收獲，異色瓢蟲自田間遷出尋找越冬棲境，推測有一定量的異色瓢蟲個體是在白天鉆入集蟲袋。

3 結論與討論

本文于2021年-2023年在吉林省公主嶺市，通過2種燈誘方式，收集鑒定了16科58種甲蟲，并藉此分析了各甲蟲的發生期、發生量，依食性劃分了天敵、中性昆蟲及害蟲。所鑒定的甲蟲種類數要少于之前報道的燈下蛾類昆蟲［2］。鑒定的甲蟲種類部分與前人報道的相同，但亦有不同［1315］，緣于雖研究開展于同一省份，但取樣方式、生態環境等有所不同。本研究調查到的甲蟲種類與地理距離吉林省較遠的（如新疆、廣西等）其他省份、生態區域有著較大的差別，體現了甲蟲的區系、區域性分布特征［2931］。鑒定出的種類中步甲科最多，此科天敵的占比高;其次為鰓金龜科，該科都為重要的害蟲。燈下甲蟲蟲群性質方面，所確定天敵種類要多于害蟲、中性昆蟲。異色瓢蟲、部分捕食性步甲被大量誘集。可見誘蟲燈在殺傷蛾類害蟲、甲蟲害蟲及其他害蟲（如螻蛄、蝗蟲等）的同時，對天敵也有所不利［2］。由此可知，燈光防治中還應完善相應技術（如設置不同燈光波長等），以減少對天敵的傷害［32］。通過分析甲蟲食性，明確了害蟲為害寄主類型的重要信息。尤其是明確了以主糧作物水稻、玉米、大豆為寄主的害蟲，未來將是此區域測報、防控的重點，害蟲種類中既包括東北大黑鰓金龜、暗黑鰓金龜等常見的本地害蟲［9］，也包括一些在吉林省未見危害報道的種類，如毛黃齒爪鰓金龜、鮮黃鰓金龜等。

群落豐富度是表征群落特性的基本量度，反映了群落中物種的數目。6月-8月的甲蟲物種數最為豐富，進入10月物種數減少。甲蟲物種豐富度的變化與溫度的變化相關。溫度高，作物、田間的生物種類豐富，棲息環境多樣化，食料保障充足，即甲蟲具有較高的物種數量。本研究的豐富度變化趨勢與丁俊男等［33］、倪娟平等［34］報道的相近。群落多樣性作為衡量群落結構的重要指標，反映了群落的變異程度、異質性、環境適應度等［35］。較高的群落多樣性

指數，有利于群落穩定的狀態［36］。7月、9月的甲蟲群落多樣性指數都處于較高水平。9月的甲蟲盡管種類數量上不多，但個體數量分布相對平均，所以有著較高的多樣性數值。7月的群落多樣性較高，則是由于此時期甲蟲種類數多，組成豐富。本文的多樣性研究結果與劉生冬等［12］在吉林蛟河闊葉紅松林甲蟲群落的研究報道相近。群落均勻度是作為衡量群落均勻程度的指標，各物種之間個體分布均勻，即有較高的數值。本研究未發現甲蟲群落均勻性的一致性規律。群落相似性指數可用來比較兩個群落之間的相似程度。相似性指數的比較結果，反映了不同月份甲蟲物種組成分布特征的差異［37］。6月-8月之間群落相似性指數較高，表明了這3個月的甲蟲群落組成相似。而群落的相似，則體現了甲蟲對環境資源的適應性相近。不同月份間群落相似性低，則說明外界環境如光照、溫濕度、植被等發生了變化，甲蟲的種類組成也隨之產生了變化。本研究僅比較了不同月份燈下甲蟲群落的相似性指標，不同生境對于甲蟲群落的相似性也有著重要影響［38］。

不同月份甲蟲群落優勢種及優勢度指數相比有所差異，與此區域氣候、植物生長情況緊密相關。各月群落中的優勢種控制著能流，占有廣泛的生境范圍，可利用更多的資源及棲息生境，因其較多的個體數量，對整個群落的結構組成有著重要影響［35， 39］。優勢度指數即是集中性度量指數，也反映了環境中物種及其類群分布的均勻性［40］。東北大黑鰓金龜、暗黑鰓金龜是吉林省重要的地下害蟲，且在部分月份優勢度指數較高，即在群落中有著更高的生物量，是其在此地區能為害成災的重要因素［89］。之前在吉林省鮮有報道的黑阿鰓金龜、毛黃齒爪鰓金龜、鮮黃鰓金龜是優勢度指數很高的地下害蟲［8］，可見其在本地區已有一定的危害，但因之前研究的欠缺，并未被意識到。麥穗斑步甲和毛婪步甲既有肉食性，又具植食性，屬雜食性昆蟲，是監測月份可見的優勢種。而廣泛的食性使其具有較高的種群數量［41］。本研究通過在代表性強、生境豐富的監測區域開展了研究工作，結果可提供甲蟲種類及發生情況的基礎數據，為該地區甲蟲的有效治理及綠色防控提供科學依據。但本文的工作范圍僅限于燈下甲蟲，還應結合更多研究手段，進一步開展該區域甲蟲的研究。

參考文獻

［1］ 尤詩雨， 郎宇， 王桂霞. 農戶黑土地保護性耕作技術采納意愿及影響因素分析——以“梨樹模式”為例［J］. 中國農機化學報， 2024， 45（6）： 264269.

［2］ 孫嵬， 潘藝元， 蘇前富， 等. 吉林省中西部地區燈下蛾類群落結構及多樣性［J］. 植物保護， 2024， 50（2）： 267277.

［3］ 王小奇， 方紅， 張治良. 遼寧甲蟲原色圖鑒［M］. 沈陽： 遼寧科學技術出版社， 2012.

［4］ 彩萬志， 龐雄飛， 花保禎， 等. 普通昆蟲學［M］. 2 版. 北京： 中國農業大學出版社， 2011.

［5］ 楊書林. 貴州自然保護區鞘翅目昆蟲科的β多樣性及多樣性指示階元［J］. 貴州農業科學， 2013， 41（8）： 119123.

［6］ 劉莉， 劉純濤， 艾薇. 高黎貢山百花嶺地區鞘翅目主要昆蟲種群動態［J］. 保山學院學報， 2014， 33（5）： 2831.

［7］ 孫艷梅. 吉林水稻有害生物原色圖譜［M］. 長春： 吉林科學技術出版社， 2005.

［8］ 晉齊鳴. 東北地區玉米、大豆重要病蟲害識別與防治［M］. 長春： 吉林科學技術出版社， 2011.

［9］ 王哲， 鐘濤， 趙彤華， 等. 重要地下害蟲東北大黑鰓金龜研究進展［J］. 環境昆蟲學報， 2019， 41（5）： 10231030.

［10］劉生冬， 史佳琦， 董詩睿， 等. 吉林蛟河不同林分腐木甲蟲（鞘翅目）多樣性分析［J］. 林業科學， 2021， 57（1）： 121130.

［11］劉生冬， 孟慶繁， 高文韜， 等. 吉林蛟河闊葉紅松林地表甲蟲多樣性時間動態分析［J］. 生態學報， 2018， 38（7）： 24622470.

［12］劉生冬， 孟昕， 孟慶繁， 等. 吉林蛟河闊葉紅松林中甲蟲（鞘翅目）群落時間動態分析［J］. 林業科學， 2018， 54（10）： 8188.

［13］凌麗菲， 張秀榮. 吉林省鞘翅目昆蟲種類及分布的調查［J］. 吉林農業大學學報， 1991， 13（2）： 816.

［14］趙紅蕊， 孟慶繁， 高文韜. 吉林省西部草地昆蟲群落組成結構［J］. 北華大學學報（自然科學版）， 2011， 12（4）： 456465.

［15］王桂梅. 吉林省延邊朝鮮族自治州森林昆蟲鞘翅目Coleoptera調查報告［J］. 北京農業， 2013（33）： 169170.

［16］董滿宇. 吉林省羊草草原土壤鞘翅目昆蟲群落特征及其生態分布［D］. 長春： 東北師范大學， 2008.

［17］吳東輝， 張柏， 陳鵬. 吉林省中西部平原區農業生境土壤甲蟲群落結構特征［J］. 土壤學報， 2006， 59（2）： 280286.

［18］高月波， 孫嵬， 蘇前富. 吉林省燈下蛾類動態及圖譜［M］. 北京： 中國農業出版社， 2021.

［19］程登發， 封洪強， 吳孔明. 掃描昆蟲雷達與昆蟲遷飛［M］. 北京： 科學出版社， 2005.

［20］張智. 北方地區重大遷飛性害蟲的監測與種群動態分析［D］. 北京： 中國農業科學院， 2013.

［21］虞國躍. 北京甲蟲生態圖譜［M］. 北京： 科學出版社， 2020.

［22］劉廣瑞， 章有為， 王瑞. 中國北方常見金龜子彩色圖鑒［M］. 北京： 中國林業出版社， 1997.

［23］陳世驤， 謝蘊貞， 鄭國藩. 中國經濟昆蟲志： 第一冊 鞘翅目 天牛科［M］. 北京： 科學出版社， 1959.

［24］馬文珍. 中國經濟昆蟲志： 第46冊 鞘翅目 花金龜科、斑金龜科、彎腿金龜科［M］. 北京： 科學出版社， 1995.

［25］SIMON C， FRATI F， BECKENBACH A， et al. Evolution， weighting， and phylogenetic utility of mitochondrial gene sequences and a compilation of conserved polymerase chain reaction primers ［J］. Annals of the Entomological Society of America， 1994， 87（6）： 651701.