李丹春，刘长仲，曹秀文，付作霖

( 1.甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州　730070；2.甘肃省白龙江林管局林业科学研究所，甘肃 兰州　730000)



白龙江沙滩公益林保护区不同抚育措施对地表甲虫多样性的影响

李丹春1,2，刘长仲1，曹秀文2，付作霖2

( 1.甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州730070；2.甘肃省白龙江林管局林业科学研究所，甘肃 兰州730000)

【目的】 对白龙江沙滩公益林保护区地表甲虫的群落组成和多样性进行研究，为保护区生态恢复的抚育措施提供参考.【方法】 在林区内选择修枝、割灌、间伐及对照4个不同抚育措施的人工云杉林地，采用巴氏罐诱法进行诱集地表甲虫，对其物种组成及多样性变化进行比较分析.【结果】 共采集甲虫标本543号，隶属17科.其中步甲科个体数量最多，占总数的33.89%，是该地区地表甲虫的优势类群，隐翅虫科次之，占32.23%，球蕈甲科的个体数量占10.31%.大多数科的物种数在不同抚育措施没有显著差异，而步甲科、隐翅虫科等在不同抚育措施下分布有显著差异.间伐区甲虫个体数量最多，与修枝区、割灌区及对照区差异极显著(P<0.01).未经过抚育措施的对照区甲虫个体数量最少，多样性最低，种类贫乏，物种分布不均匀.多样性指数在修枝区最高，与间伐区、割灌区差异不显著，与对照区差异显著(P<0.05).物种丰富度在间伐区最高，与对照区差异显著(P<0.05)，但与修枝区、割灌区差异不显著.【结论】 保护区内地表甲虫群落的物种多样性与不同抚育措施密切相关，在对保护区进行生态恢复时，采取合理有效的间伐抚育措施，将有助于提高该地区地表甲虫的物种多样性.

地表甲虫；多样性；人工云杉林；抚育措施；沙滩公益林

白龙江沙滩公益林保护区位于甘肃省南部，甘南藏族自治州舟曲县境内，是甘肃省重要的森林生态屏障.该区位属于长江水系嘉陵江支流的白龙江上、中游.海拨2 360～2 480 m，气候以北温带高寒湿润为主，大地构造以强烈侵蚀切割形成的西部高山峡谷地貌为主，属秦岭褶皱带西端，年降水量448.9～911.6 mm，年平均气温4.3～5.7 ℃.植被类型主要以云、冷杉等亚高山针叶林为主.

白龙江林区历史上由于过度乱砍滥伐，大面积的针阔混交林退化为落叶阔叶灌丛，生物多样性受到破坏，水土流失严重，泥石流灾害频繁.长期以来，云杉林作为用材林经营，80年代后期，开始应用粗枝云杉(PiceaasperataMast.)、青海云杉(PiceacrassifoliaKom.)等大规模植被恢复试验[1]，1998年实施天保工程后，人工林已从单纯的用材林转变为生态公益林.抚育措施是一项重要的森林经营措施，不同于一般的森林采伐方式，包括修枝、割灌、间伐等营林措施.由于保护区实施天保工程来，生态公益林禁止任何人工采伐及营林措施，保护区内的林木树种单一，郁闭度逐年增大，光合效率低，造成树势衰弱.为了有效地实现其生态效益最大化，研究如何优化人工云杉林群落结构、维持生态系统多样性已成为白龙江林业管理部门的当务之急.

昆虫是陆地生态系统的优势种，它们寿命短，分布广，生活史复杂，对生物环境和非生物环境的变化均十分敏感[2-4]，因此是生态系统中的指示类群.地表甲虫是鞘翅目甲虫的一部分，是栖息于地表最庞大、种类最丰富的昆虫类群之一.其物种的组成及数量变化可作为重要的监测环境变化的指标.近年来，地表甲虫的研究已作为生物多样性的重点内容.于晓东等[5]利用地表甲虫对不同生境变化的敏感性，成功地监测生境和生物多样性的变化.国内研究大多集中在不同生态区域的植被生境类型地表甲虫多样性研究，如于晓东等[6-8]、冀卫荣等[9]、张倩等[10]对自然保护区地表甲虫多样性的研究及李玉杰等[11]、冀卫荣等[11]对市郊、农业生境中地表甲虫的研究.以上研究表明不同生境类型、农林业活动等人为干扰对地表甲虫多样性造成强烈影响.从人工云杉林进行抚育的角度研究地表甲虫多样性的影响目前还鲜有报道.鉴于此，本研究通过对人工云杉林采取不同抚育措施后的地表甲虫多样性调查，探讨不同生境内的地表甲虫特点，以期为当地生物多样性的长期监测提供基础信息.

1　研究地点与方法

1.1研究地点

研究区位于白龙江沙滩公益林保护区境内(E 103°57′02″～104°38′28″,N 33°13′09″～33°51′31″ )，选取的调查地点为沙滩科研站(修枝区)、四分区(割灌区)、人命池沟(间伐区)、小草坡(对照区)4个地区，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示，主要的树种为中龄林阶段的人工云杉林.其中沙滩科研站林地为修枝区，即对该样地内的林木进行地面至2 m以下的枝条进行修剪，改善林内通风与光照状况及林木生长条件，减轻树冠受雪压和风害的受灾程度，防止病虫害蔓延；四分区林地为割灌区，对影响树木正常生长的灌木、藤蔓等进行割除清理，以保持林内通风良好，为林木的生长创造良好的环境；人命池沟林地为间伐区，是在林地中伐去部分林木，增强保留木的生长空间和营养面积，改变林下的光照、温度和湿度条件，为保留的林木创造良好的环境条件，促进其生长发育；小草坡林地作为对照区，未进行人工营林措施.生境内共设置样地12块，每块样地大小设为30 m×20 m，4个调查地区分别设置3块样地.

1.2调查方法和标本鉴定

主要采用巴氏罐诱法[3]进行标本采集与数据收集.于2014年7月～9月在各样地内进行地表甲虫群落调查.用一次性塑料水杯( 高15 cm，口径7 cm) 作为巴氏罐诱法容器，为了避免雨水过多导致标本流失，在距杯上沿2 cm处对称打4个小孔，直径约0.3 cm.每块样地内设60个诱杯，采用“Z”形取样法，间距为1.5 m，引诱剂为醋、糖、医用酒精和水的混合物，质量比为2∶1∶1∶20，每个诱杯内放引诱剂40～60 mL，诱杯放置时间为4 d.每两天调查一次，同时结合扫网采集、吸虫管、堆积诱集等采集方法进行全面的标本采集与数据收集，将采集到的地表甲虫标本带回实验室进行针插标本制作，并附采集信息，最后进行分类鉴定及统计分析.标本鉴定主要依据相关论著[13-16]，并在有关专家的帮助下完成.

1.3数据分析

以研究区样地内的地表甲虫数量分布及科级组成为统计数据，对每60个诱杯2 d内捕获的甲虫数量进行标准化处理，从地表甲虫科级水平的丰富度、多样性、个体数量及均匀度对地表甲虫进行统计分析[16].

物种丰富度采用物种数(S)测度.

均匀度分析采用Pilou指数， 即：J=H′/lnS，式中，J为均匀度，S为物种数.

以Jaccard相似性公式计算不同区域间的相似性系数[16]，Q=c/a+b-c，a和b分别为两个区域甲虫群落的物种数，c为两个区域共有的物种数.不同抚育措施间地表甲虫多样性指数及单位捕获量的比较，主要通过单因素方差分析(ANOVA)和最小显著差法(LSD)进行检验.以上的数据分析使用数理统计软件SPSS 17.0完成.

2　结果与分析

2.1甲虫主要类群及数量

经过分类鉴定和数量统计，野外采集共获甲虫标本543号，分属于17科.其中步甲科(Staphylinidae)个体数量最多，共184号，占总数的33.89%；隐翅虫科(Staphylinidae)次之，共175号，占总数的32.23%，两科合计占总体个数的66.12%，为该地区个体数量最丰富类群.球蕈甲科(Leiodidae)的个体数量占10.31%，葬甲科(Silphidae)、金龟科(Scarabaeidae)和阎甲科(Histeridae)的个体数量占总个体数在1%～10%，为该地区常见类群；萤叶甲亚科、瓢虫科、叩甲科、锹甲科、花茵科、拟瓢甲科、画甲科、肖叶甲科8科个体数量占百分比少于1%，为该地区不常见类群(表1).此外，还有少量标本未能鉴定，需进一步鉴定.

表1　白龙江林区不同样地地表甲虫群落组成和数量Tab.1　Composition and number of ground-dwelling beetles captured in different areasin the Bailongjiang forestry

Ⅰ:修枝区;Ⅱ:割灌区;Ⅲ:间伐区;Ⅳ:对照区.

2.2不同抚育措施下地表甲虫个体数量存在显著差异的类群

在不同抚育措施区内调查的地表甲虫中，有5个科的甲虫个体数量的分布有显著差异(表2).步甲科是该地区的优势种群，在间伐区的数量最多，与修枝区、割灌区及对照区差异极显著(P<0.01)，割灌区与修枝区差异不显著，但割灌区和修枝区两者与对照区都差异极显著.隐翅虫科的数量在割灌区最多，与修枝区、间伐区及对照区差异极显著(P<0.01)，修枝区与间伐区差异不显著，且与对照区差异极显著.球蕈甲科在对照区数量最多，与修枝区及割灌区差异不显著，与间伐区差异显著(P<0.05).象甲科在间伐区数量最多，与修枝区和割灌区差异不显著，与对照区差异显著(P<0.05).露尾甲科在修枝区个体数量最大，与修枝区、割灌区和对照区差异不显著，与割灌区差异显著(P<0.05).

表2　不同抚育措施间地表甲虫个体数量存在显著差异的类群Tab.2　Abundance distribution of little-layer beetles in different intermediate-cutting

同行数据上标不同字母表示差异显著,*表示P<0.05，**表示P<0.01.

2.3不同抚育措施间的物种多样性和均匀度

对不同抚育措施下的地表甲虫进行科级多样性、丰富度和均匀度及个体数量分析，结果呈现一定的变化规律.地表甲虫的数量由未经过抚育措施的对照区、修枝区、割罐区到间伐区依次增多(表3).

表3　不同生境间地表甲虫的多样性、丰富度指数、均匀度指数和个体数量比较Tab.3　Comparisons of indices of diversity,evenness,richnessd and number of individuals from different intermediate-cutting

同行数据肩标不同字母表示差异显著,*表示P<0.05，**表示P<0.01.

间伐区个体数量最多，物种多样性较高，种类丰富，物种分布均匀，未经过抚育措施的对照区甲虫个体数量最少，多样性最低，种类贫乏，物种分布不均匀.修枝区物种多样性最高，分布均匀.割灌区与修枝区各项指数均相似.经方差分析及多重比较，甲虫个体数量在间伐区最多，与修枝区、割灌区及对照区差异极显著(P<0.01).多样性指数在修枝区最高，与间伐区、割灌区差异不显著，与对照区差异显著(P<0.05).物种丰富度在间伐区最高，与修枝区、割灌区差异不显著，但与对照区差异显著(P<0.05).均匀度指数在修枝区最高，对照区较低，但4个样地之间无显著差异.

2.4不同抚育措施间的地表甲虫组成相似性分析

由表4可以看出，在4种不同生境中，修枝区与割灌区、间伐区及割灌区与间伐区之间的相似性系数分别为0.387 5、0.314 8及0.320 3，均为0.25～0.50，为中等不相似水平.此外，对照区与修枝区、割灌区及间伐区3个样地之间地表甲虫的相似性系数在0～0.25，为极不相似水平.说明未经过抚育措施的区域与其他区域相似性均较低，人为活动对地表甲虫群落组成及多样性有较大的影响.

表4　不同抚育措施间地表甲虫群落的相似性系数(q值)Tab.4　Similarity coefficient (q) of the litter-layer beetle communitie scollected from different intermediate-cutting

q值在0.25～0.5，表示中等不相似水平，q值小于0.25，表示极不相似水平.

3　讨论与结论

白龙江沙滩公益林保护区人工云杉林地表甲虫的群落组成中，步甲科和隐翅虫科个体数量最多，分别占总数的33.89%、32.23%，其中步甲科为该地区的优势种群，这与对国内多数森林自然保护区的研究结果基本一致[5-7]，但球蕈甲科的个体数量占总数的10.31%，与其他研究结果不同.在未进行人工抚育措施的小草坡对照区，两种优势种群数量却很少，说明人工云杉林经过人工抚育措施后，地表甲虫种类及数量有很大程度增加，有利于增加林下生物多样性的群落结构，并且通过合理的采伐林木，更能体现地表甲虫多样性的变化，这与人类活动的适度干扰可以提高环境的空间异质性，能够为地表甲虫提供不同的栖息环境，从而丰富了地表甲虫的多样性相一致[18-19].小草坡对照区未经人为抚育措施，林内郁闭度低，自然情形下的林下植被少，但小草坡地区的地表甲虫数量及种类都与其他地区存在显著性差异，如何解释这种结果，有待今后进一步的调查来证实.

样地的个体数量最多，物种丰富，多样性指数高，对其多样性有很大影响.由调查的地表甲虫多样性及均匀度可看出，经过抚育措施样地的甲虫个体数量多，物种多样性，丰富度及均匀度均高于未进行抚育措施的对照区，说明抚育措施对地表甲虫物种组成及多样性有重要影响.间伐区的个体数量最多，物种丰富，多样性指数高，对物种多样性影响很大.本研究地表甲虫多样性研究基于科级水平，未做到物种水平，为证实上述结果，还需进一步深入研究.

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(责任编辑赵晓倩)

Effect of different intermediate-cutting on ground-dwelling beetles diversity in bailongjiang shatan public welfare forest reserve

LI Dan-chun1,2,LIU Chang-zhong1,CAO Xiu-wen2，FU Zuo-lin2

( 1.College of Pratacultural Science,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Institute of Forestry,Bailongjiang Forestry Management Bureau,Lanzhou 730000,China)

【Objective】 The community composition and diversity of ground beetles were studied in Shatan public welfare forest of Bailongjiang,which provides reference for the ecological restoration of protected areas.【Method】 Four pitfall traps were used in the forest land which use different tending measures reserve to research the community composition or diversity of ground-dwelling beetles.【Result】 This research collected 543 samples,belong to 17 families.There were the most species inCarabidaeandStaphylinidae,with 33.89%,32.23% of the total beetle,Leiodidaewith 10.31% of total.Carabidaewas dominant population of beetles in researching area.Most of the samples did not formed dominant populations of beetle in researching area exceptCarabidaeandStaphylinidaefamilies.The population of the beetle which in the thinning plots was much huger than the pruning plots,cutting brush plots and control plots (P<0.01).The population of the beetle in the no tending measures area was the minimum,also with the situation of the lowest diversity,lacking species and maldistribution of the species.The index of the diversity was the highest in pruning plots,but not as remarkable as thinning plots and cutting brush plots except for control plots (P<0.05).The diversity of the species was the highest in the thinning plots which had significant difference with control plots (P<0.05) except for pruning plots and cutting brush plots.【Conclusion】 The result shows all these indicated,different intermediate-cutting effected diversity of beetle populations in forest reserves.During the ecological restoration,taking the effective and reasonable thinning measures will help to maintain or increase the species diversity of ground-dwelling beetles.

ground-dwelling beetles;diversity;PiceaasperataMast.;intermediate-cutting;Shatan public welfare forest

李丹春(1987-)，男，硕士研究生，主要从事森林病虫害防治研究工作.E-mail:lidanchun@yeah.net

刘长仲，男，博士，教授，博士生导师，主要从事昆虫生态、有害生物综合治理等方面的研究.E-mail:liuchzh@gsau.edu.cn

甘肃省科技计划“甘肃省亚高山人工云杉林结构优化及功能恢复模式研究”(144FKCK072).

2015-04-16；

2015-05-05

S 753

A

1003-4315(2016)04-0065-05