宁夏固原六盘山机场的昆虫多样性

Insect diversity at Liupanshan Airport，Guyuan，Ningxia

摘要

目的 机场飞行区昆虫的多样性是诱使鸟类进入的重要原因，因此昆虫资源调查是预防鸟击事件的重要环节。 方法 2020年7~9月在宁夏固原六盘山机场飞行区采用灯诱法、样线法和陷阱法开展昆虫资源调查。 结果 共采集到28 430头昆虫标本，隶属于8目61科126属145种，其中以鞘翅目Coleoptera、膜翅目Hymenoptera和双翅目Diptera为优势类群，物种数占比分别为41.38%（60种）、8.28%（12种）和13.10%（19种），个体数占比分别为68.79%、11.88%和11.56%。不同月份多样性分析表明，Shannon-Wiener指数表现为：9月份>8月份>7月份；Margalef丰富度指数表现为：8月份>9月份>7月份；Berger-Parker优势度指数表现为：7月份>8月份>9月份；Pielou均匀度指数9月份>7月份>8月份。 结论 固原六盘山机场飞行区7月份昆虫物种多样性最低，昆虫种类最简单，生态位优势类群优势地位最突出；8月份昆虫种类最丰富，但均匀度最低；9月份昆虫多样性最高，生态位优势类群优势地位最低，种间数量分布最均匀。不同月份昆虫群落为中等不相似，相似系数介于0.25~0.50。

Abstract

Objective Insect diversity within the flight zone of an airport is a significant factor in attracting birds，making the investigation of insect resources a crucial component of bird strike prevention strategies. Method From July to September 2020，insect resources at Liupanshan Airport in Guyuan，Ningxia，were surveyed using light trapping，sample line，and trap methods. Result A total of 28，430 insects across 145 species，126 genera，61 families，and 8 orders were collected. The dominant orders were Coleoptera，Hymenoptera，and Diptera，representing 41.38%（60 species），8.28% （12 species），and 13.10% （19 species） of the total species count，respectively. In terms of individual proportions，these groups constituted 68.79%，11.88%，and 11.56%，respectively. Diversity analyses revealed seasonal variations in indices：Shannon-Wiener index peaked in September，followed by August and then July；Margalef richness index peaked in August，with September and July trailing；Berger-Parker dominance index was most pronounced in July，then August，and least in July；Pielou evenness index peaked in September，followed by July and August. Conclusion At Liupanshan Airport，insect species diversity is lowest in July，with the simplest insect species composition and the most pronounced dominant groups. In August，insect species richness is highest，yet evenness is the lowest. September exhibits the highest diversity，with the least dominant niche groups and the most uniform species distribution. The insect community shows moderate dissimilarity across different months，with similarity coefficients ranging from 0.25 to 0.50.

Graphical abstract

关键词

昆虫 / 多样性 / 时间动态 / 固原六盘山机场

Key words

insects / diversity / temporal dynamics / Guyuan Liupanshan Airport

Author summay

田海龙，硕士研究生。E-mail：[e-mail]

当今，生物多样性及全球气候变化等研究领域深受中外学者重视，伴随航空事业的不断发展，机场生物多样性研究也开始受到关注。据美国联邦航空管理局（FAA）报道，97.5%的客机受击事件均与鸟类有关^［1］。在我国鸟类给交通运输行业和旅客生命财产安全也造成了严重困扰^［2］，引起了国内众多民航机场对鸟击防范工作的重视^［3］。

早在20世纪初，清华大学学者陈烈动^［4］就曾指出食虫鸟类与昆虫之间存在取食和控制作用。近年来，国内外学者从生态学角度进行研究，其中Wendy^［5］认为机场吸引鸟类主要表现在食物来源和栖息环境方面。王佳宁等^［6］在漠河古莲机场研究中指出：飞行区草坪昆虫多样性是吸引鸟类的重要原因之一，并且昆虫种类丰富，数量多，多数无毒性，为鸟类食源的最佳选择；李永民等^［7］在阜阳机场研究中也表示：土壤动物和草丛动物在鸟-虫食物链关系中起主要作用，丰富的食物来源导致捕食鸟类数量显著增加；王国秀等^［8］在武汉天河机场研究昆虫与鸟类食性中也发现，多数鸟类进入机场主要目的为捕食昆虫，仅少数取食草籽。丰富的昆虫资源是吸引鸟群进入飞行区的主要原因，机场草坪不但为昆虫提供了适宜的栖境，而且保障了鸟类食源的不间断性，三者相互联系，形成了相对稳定的鸟-虫-草食物链关系。除此之外，王雪颖等^［9］指出，昆明国际机场昆虫与鸟类的时空重叠性也会加剧机场内鸟类活动。

六盘山机场的属地固原是典型的干旱草原植被类型，年均气温较低，降雨集中，植被覆盖度高，昆虫资源丰富。通过改变昆虫的栖境，减少其食物来源等手段降低昆虫数量，有利于预防鸟类进入机场。徐洁等^［10］在南京禄口国际机场的研究中认为，及时清除腐草和杂物，可以切断地表昆虫食物来源，降低虫口数量；金晓瑾等^［11］对昆明国际机场的昆虫研究发现，可通过刈草改变昆虫栖息环境和施药控制昆虫种群的繁衍；巫朝伟^［12］在福州长乐国际机场的研究表明，对草坪进行草种改变和熟石灰土壤改性可以降低昆虫数量。本研究在调查昆虫资源的基础上，通过对昆虫的物种组成、不同月份的昆虫多样性以及群落相似性分析，旨为固原六盘山机场调控虫口基数提供理论基础，也为机场进行相关调研提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

固原六盘山机场位于固原市彭堡乡石碑湾村（36 °04 ′34 ″ N，106 °13 ′05″ E），海拔1 745 m，是国内为数不多的高海拔机场，机场地处黄土高原西部，地势南高北低，属暖温带半干旱气候，年均气温6.3 ℃，年均降水量300~550 mm，具有年降水量少，雨季集中，蒸发强烈，全年平均气温低等特点。围界外植被以中生灌木如柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）等和农田栽培作物如玉米（Zea mays）、春麦（Triticum aestivum）等为主。围界内部分区域柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）、青海鳍蓟（Olgaea tangutic）等偶有分布。飞行区植被主要为禾本科（Gramineae）、豆科（Leguminosae）、菊科（Asteraceae）等，如赖草（Leymus secalinus）、长芒草（Stipa bungeana）、紫苜蓿（Medicago sativa）、黄香草木樨（Melilotus officinalis）、蒲公英（Taraxacum mongolicum）、猪毛蒿（Artemisia scoparia）、狗尾草（Setaria viridis）等。植被刈割频次8~10次/a，生长旺季每月刈割2次，喷洒农药2~3次/a，不定期投放灭鼠药。

1.2 研究方法及鉴定

2020年7月~2020年9月，将飞行区划分为5个样区、4条样线、2条诱虫灯带，采用样线法、灯诱法和巴氏罐诱捕法对飞行区昆虫进行调查，每次间隔10~15 d。样线法：样线宽度10 m，双人并排“Z”字型单向扫网；巴氏罐诱捕法^［13］：利用五点取样法在5 m×5 m正方形区域内设置巴氏罐（高13.5 cm，上口直径8.5 cm和下口直径5.5 cm），罐内置1/3体积糖醋液（糖∶醋∶酒精∶水=2∶1∶1∶20，糖的用量单位为g，醋、酒和水用量单位为mL）；灯诱法：频振式太阳能诱虫灯（TPSC2-2蓄电池，规格860×330×330，功率24 W），灯间距30 m，共计118盏，诱集时间为每日19∶00~次日07∶00。

种类鉴定工作主要参考《中国动物志》（昆虫纲各卷册）等学术专著^［14-22］。将采集的昆虫带回实验室借助体式显微镜进行形态学鉴定、分类和计数，并制作针插标本，保存于宁夏大学农学院。

1.3 数据处理

1.3.1 昆虫多样性分析

本文数据来源为3种采集方法的全部标本，将昆虫种群数量占比>10%定义为优势种（目），1%~10%为常见种，<1%为稀有种^［23-25］。

昆虫多样性用Shannon-Wiener指数（H´）、丰富度指数（R）、均匀度指数（E）、Berger-Parker优势度指数（I）进行分析^［26-27］。计算公式如下：

H´=-∑P_i lnP_i （P_i=N_i/N）

R=（S-1）/lnN

E =H'/lnS

I = N_max/N

式中：P_i 为第i个物种个体数占群落个体总数的比例；N_i 为第i种的个体数，N为群落中全部昆虫个体数；S为昆虫物种数；N_max为优势种的个体数。

1.3.2 不同月份昆虫群落相似性分析

相似性系数采用Jaccard的相似性系数公式^［26］：

J=c/(a+b-c)

式中：a为A月份的昆虫种数，b为B月份的昆虫种数，c为A、B两个月份共有的昆虫种数。

根据Jaccard的相似性系数原理，当J为0.00~0.25时，为极不相似；J为0.25~0.50时，为中等不相似；J为0.50~0.75时，为中等相似；J为0.75~1.00时，为极相似。

2 结果与分析

2.1 固原六盘山机场飞行区昆虫群落结构

共采集并鉴定昆虫标本28 430头，隶属于8目61科126属145种（表1）。结果显示，鞘翅目（Coleoptera）科数、物种数和个体数远远高于其他7个目，共计22科60种19 558头，分别占比为36.07%、41.38%和68.79%；其次是膜翅目（Hymenoptera），科数（7科）、物种数（12种）和个体数（3 376头）分别占比为11.48%、8.28%和11.88%；双翅目（Diptera）共计7科19种3 287头，占比分别为11.48%、13.10%和11.56%。鳞翅目共计6科（9.84%），18种（12.41%），1 560头（5.49%）；直翅目Orthoptera共计8科（13.11%），13种（8.96%），453头（1.60%）；半翅目Hemiptera共计8科（13.11%），19种（13.10%），185头（0.65%）；蜻蜓目Odonata共计2科（3.28%），3种（2.07%），7头（0.02%）；革翅目（Dermaptera）物种最少，共计1科（1.63%），1种（0.70%），4头（0.01%）。鞘翅目、膜翅目和双翅目为优势目，个体数量累计占比高达92.23%（26 221头）。

2.2 固原六盘山机场飞行区不同月份昆虫组成结构

2.2.1 六盘山机场飞行区不同月份昆虫群落结构

飞行区不同月份物种组成差异较大，8月份物种数和个体数最多，占比分别为80.42%和56.25%（表2）。7月份共采集6目70种7 329头，鞘翅目种类和个体数最多，为31种（5 457头），占本月采集的44.29%和74.46%；其次是膜翅目10种（1 047头），占比14.29%和14.29%；该月份优势类群鞘翅目和膜翅目个体数量占比累计高达88.75%，物种数累计占比也高达58.58%。8月份共8目115种15 991头，鞘翅目种类和个体数远高于其他目，共计46种11 728头，物种数和个体数占比高达40.00%和73.34%。其次是双翅目，个体数超过10%，因此8月份优势类群为鞘翅目和双翅目，物种数和个体数累计占比51.30%和84.13%。9月份物种数和个体数仍然以鞘翅目最高，共计24种2 373头，物种数和个体数占比分别为28.92%和46.44%，其次是双翅目，共计17种1 084头，物种数和个体数占比分别为20.48%和21.21%。鳞翅目和膜翅目个体数占比也超过10%，因此9月份优势类群为鞘翅目、双翅目、膜翅目和鳞翅目，4个类群累计个体数占比达96.01%。

总体来看，不同月份物种数排序为8月份>9月份>7月份，个体数排序为8月份>7月份>9月份，物种数和个体数均于8月份出现最高值，且8月份物种组成丰富，个体数量最多，因此推测8月份是固原六盘山机场飞行区草坪昆虫发生盛期。鞘翅目和双翅目均为8月份优势类群，鞘翅目本月个体数量占比高达73.34%，虽然7、9月份物种和个体数量相比8月份低，但7、8和9月份共同优势类群为鞘翅目。

2.2.2 固原六盘山机场飞行区不同月份昆虫群落相似性

昆虫群落物种组成相似性系数既能代表不同月份的差异性，也能表示相邻月份物种之间的转化速率。固原六盘山机场飞行区不同月份昆虫群落相似性系数计算结果见表3。7月份与8月份的相似性系数为0.40，7月份与9月份相似性系数为0.42，8月份与9月份相似性系数最高，为0.46。根据Jaccard的相似性系数原理，不同月份之间的相似性系数位于0.25~0.50范围，为中等不相似，相邻月份昆虫物种相似性系数也是中等不相似。

2.2.3 固原六盘山机场飞行区不同月份昆虫多样性

昆虫物种多样性可用来判断该昆虫群落的稳定程度。六盘山机场飞行区不同月份昆虫多样性分析如图1所示。

由图1-A可见，不同月份的Shannon-Wiener指数呈增长趋势，在9月份达到最大值2.70，7月份最低值2.29，即9月份>8月份>7月份；Margalef丰富度指数变化趋势呈单峰型，7月份最低，为7.75，8月份最高，达11.67，即8月份>9月份>7月份；由图1-B可见，Berger-Parker优势度指数呈递减趋势，7月份最高，为0.43，9月份最低，为0.27，即7月份>8月份>7月份；Pielou均匀度指数先递减再增加，8月份均匀度最低，为0.53，9月份均匀度最高，达0.61，即9月份>7月份>8月份。

总体来看，7月份物种多样性最低，昆虫种类最简单，生态位优势类群优势地位最突出；8月份昆虫种类最丰富，但均匀度最低；9月份物种多样性最高，生态位优势类群优势地位最低，种间数量分布最均匀。

3 讨论

固原六盘山机场飞行区共采集昆虫标本28 430头，隶属于8目61科126属145种，其优势类群为鞘翅目、膜翅目和双翅目。鞘翅目昆虫物种数和个体数均远高于其他目，原因其一是鞘翅目本身为昆虫纲中第一大目，种类丰富，7~9月份为北方昆虫发生盛期，因此鞘翅目种类与数量最丰富；其二是不同昆虫采集方法中，灯诱法采集昆虫数量最多，且鞘翅目占绝对优势。诱虫灯主要诱集鞘翅目和鳞翅目等趋光性昆虫，鳞翅目虫体较为脆弱，而鞘翅目昆虫体壁坚硬，因此灯诱所得虫体鞘翅目数量居多，如阔胫玛绢金龟（Maladera verticalis）。其三是因为对飞行区草坪昆虫进行了药剂防治，主要防治直翅目蝗科、半翅目蝽类、鳞翅目和鞘翅目，而鳞翅目幼虫和部分鞘翅目幼虫在地下活动，难以达到防治效果，且叶甲科四斑长跗萤叶甲（Monolepta quadriguttata）、步甲科甘肃大步甲（Carabus gansuensis）等鞘翅目昆虫体壁较厚，药剂防效差，故鞘翅目物种数和个体数远远高于其他目。

2020年7~9月份调查发现，昆虫多样性9月份最高，8月份次之，7月份最低，不同月份昆虫群落相似性为中等不相似，表明不同月份物种组成存在一定差异。7月份昆虫多样性和物种丰富度最低，优势类群为鞘翅目和膜翅目。由于7月份飞行区植物陆续开花和地下部分蛴螬羽化，致使草坪膜翅目具有访花习性昆虫和鞘翅目昆虫逐渐增加，虽双翅目蚜蝇类和膜翅目蜜蜂均具有访花习性，但膜翅目蜜蜂访花能力占优^［28］，因此鞘翅目和膜翅目种群数量最多。8月份气候条件适宜，降雨集中，鞘翅目等幼虫具有雨后出土的习性，而植物营养生长和生殖生长间的资源分配会对昆虫产生影响^［29］，植被类型丰富，有利于植食性昆虫栖息、取食等行为，因此8月份物种多样性较高。但8月份进行过刈草和药剂防治，改变飞行区植被高度，影响鳞翅目、膜翅目、双翅目和半翅目等植食性昆虫栖息和取食，例如中华蜜蜂（Apis cerana cerana）等访花昆虫栖息地遭到人为破坏，其生长发育和繁殖受到影响，种类和数量均会减少^［30］，并且化学药剂也会毒害蜜蜂^［28］，因此对昆虫多样性产生影响。9月份温度开始逐渐下降，植被陆续开始凋萎，环境条件变差，鞘翅目昆虫无法适应低温而死亡或者迁移地下，导致昆虫种群数量下降^［31］，其中鞘翅目、膜翅目和直翅目昆虫数量下降最明显，故9月份物种丰富度有所下降。种间竞争激烈，均匀度最大，导致优势度最低，个体数低，而7~8月份部分地下隐蔽幼虫未能采集，到9月份逐渐羽化显现，昆虫物种多样性反而更高，因此进行草坪昆虫防治理应以鞘翅目类群为主。

4 建议

植被类型复杂程度与昆虫多样性存在一定关系^［32］，固原六盘山机场飞行区7~9月份昆虫资源较为丰富，为了减少昆虫种类和数量，降低鸟类进入飞行区觅食频率，需要加强对飞行区昆虫、栖息环境和昆虫与其栖息环境关系的人为干扰。具体做法如下：（1） 7~9月份鞘翅目趋光性昆虫数量极为丰富，在飞行区增设灭虫灯，利用趋光性捕杀鞘翅目和鳞翅目等昆虫并定期清理虫体；（2） 草坪植被是昆虫最佳栖息场所，为其提供食物和水分。更换草种改变昆虫和鸟类栖息环境植被类型，使其趋于单一；刈割草坪降低植食性、访花性昆虫的多样性，将刈割后的杂草及时清理，避免腐生生物的增加。（3） 定期喷施农药，交替选用广谱性杀虫剂并进行喷洒，喷施时期应该选择在昆虫大发生之前，即6月中旬至7月初。（4） 在春冬两季的跑道两侧撒施少量生石灰，有效减少双翅目昆虫孶生^［33］；清理植草区枯枝落叶等杂物，达到清除越冬幼虫和蛹的作用^［34］。

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基金资助

固原六盘山机场鸟情生态环境调查与研究（企业编号(CWAG-NX-2021-FW-0237)

高校编号：2021436