本发明属于生态安全技术领域，涉及一种采用黑麦草建植调控机场昆虫群落多样性的方法。
背景技术：
植食性昆虫与植物是一个共同协调进化的过程，在漫长的进化过程中，植物与植食性昆虫及其天敌间形成了复杂的相互作用关系。一方面，植物在受到昆虫取食后产生直接的防御反应；另一方面，昆虫也会通过多种方式对植物的防御作出抵抗或产生适应；此外，害虫危害植物后，还将产生挥发性物质吸引天敌，间接的防御害虫。有研究表明，外来植物的建植能对本土食草性动物产生一定的影响。引入外来植物相比本土植物能降低对昆虫的吸引力，对专食性昆虫的抗性下降，但对大多数昆虫耐性增强，减少昆虫对其的取食，进而抑制昆虫的数量。非本土植物对当地昆虫种群产生间接影响，且越来越多的证据表明，非本地植物并不适合许多本地食草昆虫的取食或寄生。
机场作为一种特殊的生态环境，一般位于远离市中心的城郊结合部。昆虫作为机场草地生态系统的重要组成部分，其种类数量变化与鸟类的种类数量变化密切相关，所以机场昆虫生态学的研究在机场生态环境中有重要的意义。且随着航空事业的迅速发展和对鸟击事故安全的重视，机场昆虫群落的研究日益受到重视。目前，国内外机场有关昆虫的研究涉及较多，主要包括机场昆虫群落特征研究、机场昆虫与植被关系研究、机场昆虫与鸟类关系研究等方面，并取得了一定的成果。
机场昆虫的群落特征一般是科学家进行机场研究的主要领域，大部分机场昆虫的调查都围绕昆虫的群落结构及多样性特征来进行分析。机场昆虫群落的研究主要包括昆虫的数量、种类、生物量、margalef指数、shannon-weiner指数、pielou指数等。通过对昆虫群落动态变化和各个特征指数的分析，能较好地探究机场昆虫种类、活动规律及其与鸟类之间的关系，提出一些合理的生态学方法和具体措施来控制昆虫数量，为机场鸟击防范工作提供合理的理论依据。
有关国内机场昆虫群落的研究涉及较多，发展较成熟。有人对大连国际机场内昆虫的调查结果表明，大连机场内招引鸟类较多的昆虫主要是直翅目的蝗虫类和鳞翅目的蛾类等，是鸟类的主要捕食对象。有人对太原武宿机场春季草丛昆虫调查表明，机场吸引鸟类的主要原因是草地生境和草丛昆虫的分布，应该着重研究昆虫的种类及生物量。有人对中川机场内外环境的昆虫群落调查发现，主要优势类群为鞘翅目、双翅目和鳞翅目，且不同生境的昆虫群落组成有所差异。机场草地动物的分布具有一定的规律性，未碾压草地的草丛动物数量明显高于碾压草地和绿化带。对桂林两江国际机场内草地昆虫与鸟类关系研究结果表明，4-10月机场草地昆虫数量较多，8月份数量达到峰值，且鸟类数量与昆虫数量密切相关。对昆明国际机场昆虫调查研究表明，昆虫群落组成随季节变化而变化，昆虫种类在夏季最多，秋季次之，冬季最少。对昆明国际机场昆虫种群动态调查发现，机场昆虫种群的综合指标偏低，且种群和生物量的高峰期均发生在秋季。
国内有关机场昆虫群落调查方法方面的研究也比较成熟，有人对大连机场昆虫采用网捕法、挖掘样方法、灯诱法来采集。有人对抚远东极机场传粉昆虫资源调查采用网捕法、黄盘法收集传粉昆虫标本。有人对上海江湾机场昆虫调查通过捕网、扫网、手采、肉眼观察、陷阱和灯光诱集等方法获取昆虫。较成熟的调研方法为昆虫的采集和鉴定奠定了良好的基础，也推动了昆虫生态学研究方法的发展和进步。
国外有关机场昆虫研究的文献涉及较少，主要与鸟类的食性、机场需防范的优势节肢动物等有关。有人对温哥华国际机场出现较多的食虫鸟--家燕进行取食性分析，通过解剖发现主要的昆虫食物来源于膜翅目、半翅目和鞘翅目，且家燕喜欢取食4-8mm长的昆虫。有人对美国纽约国际机场调查研究表明，机场飞行区内节肢动物种类丰富，数量巨大，是机场需重点防范的物种。有人对纳米比亚机场鸟撞事故分析发现，高危鸟出没的主要原因是受机场食物植被和昆虫等的吸引。有人对南非国际机场的昆虫调查中指出，机场的优势类群为鳞翅目、直翅目、半翅目等，需重点防范和控制这些昆虫类群。有人对肯尼迪国际机场4个不同生境的昆虫群落研究发现，半天然草地的昆虫数量最多，丰富度最高，且机场内半翅目昆虫类群最多。有人对美国和加拿大的机场蚯蚓的研究发现，对土壤进行酸性处理，能有效控制蚯蚓的数量，进而减少机场鸟撞的危害。有人对美国机场鸟撞分析发现，在机场减少啮齿动物的数量可能会减少该地区猛禽的数量，从而减少猛禽对飞机造成的危险。有人利用dna测序技术对机场鸟类的肠胃分析发现，最常见的无脊椎动物是蝗虫。研究机场鸟类食性与昆虫的关系，对机场昆虫的防治和预防有重要的意义，可以有针对性地对某种昆虫实施防范措施，进而减少它们对肉食性鸟类的吸引。
目前，有关机场昆虫群落结构的研究涉及较多，而对机场内植物多样性与昆虫多样性的关系研究较少。有人认为，飞行区草地植被的多样性，导致以植物为食的昆虫群落的多样性。
机场内特殊的环境及其周边复杂的生境，使得昆虫种类、数量繁多，对鸟类起到很大的吸引作用。机场地形开阔平坦，广阔的面积、丰富的植物和昆虫等条件为鸟类的栖息、繁殖、取食、嬉戏、隐藏等需求提供了理想的场所，容易发生鸟击事故，严重威胁了航空安全和人类的健康。所以，机场昆虫的防治研究亟待解决。
目前国内外机场昆虫防治方面主要采用化学防治和生物防治相结合的方法，如人工定期割草、喷洒化学试剂和除虫剂等方法。机场进行定期刈割管理，将草地高度控制在15里面以下，不仅可以减少植物开花和结籽量，而且也减少了昆虫、鸟类的食物源，就会使昆虫的数量减少。灭虫和控虫管理应在昆虫数量高峰期前采取措施，从而减少昆虫的种类和数量对鸟类的吸引。如4月份在成虫产卵前，喷洒杀虫剂和化学试剂，从而达到减少昆虫下一代的数量的目的。也可以利用抑食麟，来治理地下害虫。
国内有关机场昆虫防治的研究已发展比较成熟，其中一些措施的应用取得了良好的成果。大多从控制机场的生境入手，有人针对南充高坪机场草丛土壤动物的防治提出定期修剪草地、及时清除腐草和废弃物以及适当喷洒农药的措施。有人对昆明机场生境控制提出清理排水沟和杂草、填平低洼地等措施，有利于减少蚊蝇等的滋生，进而减少对杂食性、肉食性等鸟类的吸引。应尽量降低机场原生境的多样性，破坏一些鸟类食物资源和栖息环境，可以避免一些肉食性鸟类的出没频率有人。有人对桂林两江国际机场鸟击防治提出，应从生态学角度出发，采取种植单一草种、控制草高、进一步改善机场的排水系统等措施来减少昆虫等的数量。有人对上海虹桥机场草丛动物分析发现，草丛动物和鸟类的种群密度变化与季节月份变动存在同步性，且草丛动物活动在夏、秋季达到高峰期，要注重这两个季节的积极防控。要动态监测机场水体中的植被及昆虫等，加强围界内昆虫和土壤动物的治理和驱赶有人。
国外许多科学家致力于生态学方法来解决鸟击事故，有关机场昆虫防治方面也有一些进展。如有人提出可以通过在机场覆盖草地来减少鸟类的食物来源，降低对鸟类的吸引力。有人对机场乌鸦调查发现，蝗虫是吸引乌鸦的主要昆虫类群，而控制草高在15厘米左右可有效减少蝗虫的数量。有人对纳米比亚机场趋光性的昆虫调查提出，白色光源是食虫鸟类主要的引诱剂，而黄色和橙色光可以减少对一些节肢动物的吸引，可通过更换黄色或橙色灯来减少对鸟类的吸引。有人认为，机场杀虫剂的过量使用严重污染了水流和土壤，提出用一种新型的独特内生菌-avanex，有助于减少机场昆虫种类和数量，进而控制鸟类数量。
近年来，防范机场鸟击事故越来越受到国内外科学家的重视。而鸟类作为生态系统重要的组成部分，在生态环境的平衡中起着非常重要的作用，人类应在保护鸟类的前提下去减少和避免鸟撞事故的发生。而机场草地的生态环境对鸟类的吸引作用主要表现在食物链的关系上。机场昆虫在机场中占据非常重要的地位，也是许多肉食性鸟类的重要食物来源，对鸟类的吸引作用不可小觑。目前国际上一般采用较传统的杀虫控虫技术，比如喷洒杀虫剂、化学试剂，或人工割草等措施，虽然一定程度上对减少昆虫数量有一定效果，但这种做法严重污染了机场土壤、水源等环境，且耗时耗财，加上时间一久，部分昆虫具有抗药性，很难再消除掉。
机场发生鸟撞的根源在于机场环境对鸟类的吸引，从食物角度出发，主要是机场内多种多样的昆虫吸引鸟类来觅食。因此我们从生态学角度出发，从鸟类食物链入手，减少和切断部分肉食性鸟类的食物来源，降低机场昆虫的种类和数量。
通过对天津滨海国际机场地被昆虫群落的调查，提出昆虫的生态防治方法，在保护环境条件下采取一些人工调控措施，探究其对机场昆虫群落结构及多样性特征的影响，从而减少昆虫的种类和数量，为后期机场昆虫生物防治提供有效的理论依据。
机场地被是一种具有特殊功能和作用的生态环境，它对飞机的起降具有重要的保护作用，同时为昆虫提供生存、取食和活动的场所。近年来，由于各国机场鸟击事件的频繁发生，对机场昆虫群落的研究越来越受到重视。昆虫作为机场地被生态系统的重要组成部分，与植被、鸟类等一起构成稳定的食物网络，其种类、数量与鸟类的种类、数量密切相关。
天津滨海国际机场地被及其周边复杂的生境（多农田、水池、灌丛等）为昆虫提供了良好的繁殖和栖息场所，吸引了大量鸟类来觅食。因此，为了切断鸟类部分食物来源，从鸟类食物链入手，控制或减少昆虫的种类和数量。我们从生态学角度出发，采用草坪建植调控措施来降低机场地被的物种多样性及植被高度、生物量等，探究其对昆虫群落结构和多样性特征的影响，以实现昆虫群落多样性调控，并最终为机场鸟击防范工作提供科学依据。
技术实现要素：
目前，许多学者对机场不同生境和机场昆虫群落的研究较多，而对机场内人工调控措施对昆虫群落的研究涉及很少。本技术主要通过在机场建植原生境没有的草坪植物黑麦草，旨在探究单一草坪植物对机场昆虫群落和多样性的影响。
一种采用黑麦草建植调控机场昆虫群落多样性的方法，其特征在于按如下的步骤进行：
（1）选择多年生黑麦草（loliumperennel.）为试验植物进行单一草坪建植，在机场随机选择四个实验区域，每个区域大小为15m×20m，中间间隔2m，用翻土机进行翻土，不撒草种，使植被自然生长，且不进行刈割；
（2）主刈割区，每年碾压两次，植被每半个月进行一次刈割处理；
（3）黑麦草草坪试验区翻土翻土，播种黑麦草草种，总播种量为10kg，开垦50沟，每沟间距为0.3m，每沟播种量约0.2kg；
（4）在每个样地随机选取面积为1m×1m的样方，利用网捕法和徒手捕捉法采集昆虫，每次网捕由相同一人完成，用捕虫网直径30cm以相同力度和幅度在样方内巡扫，每个样方扫5次，将采集的昆虫放入盛有75%（w/w）酒精瓶中，并记录昆虫的数量，之后将采集的昆虫带回实验室进行分拣、鉴定。
本发明进一步公开了采用黑麦草建植调控机场昆虫群落多样性的方法在在降低机场昆虫数量、生物量多样性方面的应用。
本发明主要考察了采用黑麦草建植调控机场昆虫群落多样性的方法，重点是解决机场鸟击问题，主要是采用草坪建植调控措施来降低机场地被的物种多样性及植被高度、生物量等，探究其对昆虫群落结构和多样性特征的影响。
本发明更加详细的研究方法与结论如下：
1研制方法
1.1试验地概况
试验地位于天津滨海国际机场西南跑道附近的地被区。该地区植被长势良好、种类丰富，植被覆盖率高，多为一年生或多年生杂草，主要植被类型有唇形科的夏至草（lagopsissupina）；菊科的泥胡菜（hemisteptalyrata）、阿尔泰狗娃花（heteropappusaltaicus）；藜科的灰绿藜（chenopodiumglaucum）等。土壤昆虫种类繁多，其数量随季节变化明显，夏季昆虫活动频繁，冬季几乎没有，只有少数蜘蛛等节肢动物。该生境的鸟类主要有麻雀（passermontanus）、喜鹊（picapica）、家燕（hirundorustica）等，机场内的鸟类群落随季节变化明显，秋季鸟类种群、数量和多样性指数最高，春季则最低。
1.2试验设计
选择多年生黑麦草（loliumperennel.）和高羊茅（festucaarundinaceal.）为试验植物进行单一草坪建植。在机场随机选择四个实验区域，每个区域大小为15m×20m，中间间隔2m，设置4个处理：对照区，于2015年8月份用翻土机进行翻土，不撒草种，使植被自然生长，且不进行刈割；主要植被类型有灰绿藜、狗尾草、苦菜等。刈割区，每年碾压两次，植被每半个月进行一次刈割处理；主要植被类型有阿尔泰狗娃花、泥胡菜、虎尾草等。高羊茅草坪区，与对照区同时翻土，之后播种高羊茅草种，总播种量为10kg，开垦50沟，每沟间距为0.3m，每沟播种量约为0.2kg。黑麦草草坪区，也同时翻土，播种黑麦草草种，播种方法同高羊茅草坪区。调查期间，四个样地按常规措施管理，不喷洒任何化学药剂。其中，高羊茅区和黑麦草区分别于2016年的4、5和6月份进行3次除穗管理。
2调查方法
于2016年3-11月份进行调研，将3-5月划分为春季、6-8月为夏季、9-11月为秋季，每月进行2次。在每个样地随机选取面积为1m×1m的样方，三次重复。利用网捕法和徒手捕捉法采集昆虫，每次网捕由相同一人完成。用捕虫网（直径30cm）以相同力度和幅度在样方内巡扫，每个样方扫5次。将采集的昆虫放入盛有75%酒精瓶中，一些大型鳞翅目昆虫放入三角袋中，初步鉴定昆虫的种类（包括科、种），并记录昆虫的数量。之后将采集的昆虫带回实验室进行分拣、鉴定。昆虫鉴定主要依据等。
3研制结果与分析
3.1昆虫群落结构组成
在天津滨海国际机场四个试验区内共采集到昆虫1886只，隶属8目23科
29种（表1）。昆虫群落以鳞翅目、鞘翅目、双翅目和直翅目为主。其中，鞘翅目科数和种类均最多，为5科7种，该目科数占总科数的21.7%，物种数占总物种数的24.1%。捕获到直翅目的个体数最多，共573只，占总个体数的30.4%，其次为鞘翅目、双翅目和半翅目等。脉翅目的物种数和个体数均最少，分别占总数的3.4%和3.6%。
从各个样地捕获的昆虫数量来看（表1），四个样地采集到的昆虫数量相差较大。其中，刈割区和草坪建植区捕获的昆虫数量远远少于对照区，尤其是黑麦草区捕获的个体数最少，仅为57只·m-2，相比对照区少了49只·m-2。不同样地优势类群均为直翅目，草坪建植区的直翅目数量显著少于对照区（p<0.05），黑麦草区比对照区减少了46.5%，而刈割区和对照区差异不显著（p>0.05）。各样地捕获的脉翅目昆虫最少，且差异不显著（p>0.05）。
分析不同样地昆虫的生物量可知（表2），昆虫生物量总体上表现为：对照区>刈割区>高羊茅区>黑麦草区，其中草坪建植区与对照区差异显著（p<0.05），刈割区与对照区差异不显著（p>0.05）。刈割区、高羊茅区和黑麦草区相比对照区生物量分别减少了13.8%、38.5%和48.5%。各试验区生物量较大的类群均为直翅目、膜翅目和蜻蜓目，黑麦草区三个类群生物量相比对照区分别下降了39.8%、65.8%和91.9%。
表1不同样地捕获的昆虫个体数量
注：-代表未捕获该种昆虫
表2机场样地昆虫群落组成
表3机场不同样地昆虫个体数量
不同字母表示不同样地处理差异显著（p<0.05）
表4机场不同样地昆虫生物量
不同字母表示不同样地处理差异显著（p<0.05）
3.2不同季节昆虫数量和生物量变化特征
可以看出，在季节动态上，各试验区个体数量和生物量随季节变化波动明显，夏季捕获的昆虫数量最多，生物量也最高。其中个体数达到昆虫总数的66.2%，生物量占昆虫总生物量的77.26%。昆虫数量在秋季达到最低，而生物量在春季最低。主要是春季多鞘翅目的沙潜、中华婪步甲、双翅目的红裸须摇蚊及半翅目的麦二叉蚜等，虽然数量多但生物量都很小。进入秋季后，随着温度的降低，昆虫数量和种类大量减少，尤其是鞘翅目的豆蓝金龟子、膜翅目的中华蜜蜂、脉翅目的中华草蛉等数量锐减或消失，只剩少量体型和生物量较大的直翅目昆虫。
分析同一季节不同样地的昆虫数量和生物量可知，春季草坪建植区昆虫数量和生物量均显著低于对照区（p<0.05），而刈割区与对照区差异不显著（p>0.05）；夏季，刈割区和草坪建植区昆虫个体数量明显低于对照区（p<0.05），尤其是黑麦草区数量最低，为38只·m-2，相比对照区减少了32只·m-2，且草坪建植区生物量也显著低于对照区，而刈割区与对照区差异不显著；秋季，黑麦草区昆虫数量显著低于对照区，其他两个调控区与对照区差异不显著，四个样地昆虫生物量差异不显著（p>0.05）。
3.3不同样地昆虫群落特征指数季节变化
各试验区丰富度指数（d）由高到低均为：夏季>春季>秋季。春季，草坪建植区显著低于对照区(p<0.05)，刈割区与对照区无显著差异（p>0.05）；夏季，草坪建植区和刈割区均显著低于对照区(p<0.05)；秋季，四个试验区差异不显著（p>0.05）。
分析多样性指数（h′）可知，其变化趋势与丰富度指数一致，各样地均在夏季最高，然后依次是春季和秋季。春季，多样性指数由高到低为：对照区>刈割区>高羊茅区>黑麦草区，且草坪建植区与对照区差异显著(p<0.05)；夏季，刈割区与草坪建植区均显著低于对照区(p<0.05)；秋季，4个样地差异不显著（p>0.05）。黑麦草区多样性指数在夏季、春季和秋季均达到最低。
从优势度指数（c）来看，春季由高到低为：高羊茅区>黑麦草区>刈割区>对照区，高羊茅区与对照区差异显著（p<0.05）；夏季，草坪建植区与对照区差异显著（p<0.05），刈割区与对照区差异不显著（p>0.05）；秋季，四个样地优势度指数无显著差异（p>0.05）。
分析均匀度指数（j）发现，春季各个样地无显著差异（p>0.05）；夏季和秋季，由高到低顺序为：黑麦草区>高羊茅区>刈割区>对照区。黑麦草区均匀度指数在夏季和秋季均最大，与对照区差异显著（p<0.05）。
表5不同季节各样地昆虫群落特征值
4研制结论
人工调控区相比对照区昆虫数量显著降低，物种数也有所下降。这说明通过调控措施，有利于控制和减少机场地被生态系统的昆虫群落，尤其是鳞翅目的菜粉蝶、蜻蜓目的黄蜻、鞘翅目的榆紫叶甲和豆蓝金龟子数量明显减少。本技术结果显示，地被群落结构多样性对昆虫个体数及多样性特征有明显影响。建植单一草坪明显改变了地被群落，相比对照区昆虫数量、生物量和多样性都有所降低。
在机场建植须根发达、分蘖能力强的黑麦草，加上人工管理措施，可抑制机场本土植物的生长，降低地被群落多样性。且建植非本地草种可通过间接效应影响本地食物网，虽然草坪建植区也有杂草，如阿尔泰狗娃花、小飞蓬和夏至草等，但其长势较弱，其高度和密度都较小。所以，建植单一草坪降低了机场地被物种丰富度，进而影响一些昆虫的正常取食，如鳞翅目的菜粉蝶、鞘翅目的榆紫叶甲和蜻蜓目的黄蜻等，使昆虫种类及数量有所下降，切断了部分鸟类的食物来源，有助于减少鸟类的数量。
本技术进一步证实了植被物种越丰富，昆虫的群落越复杂，多样性越高。在机场建植单一草坪植物，有效地降低了机场地被的丰富度，使一些优势种、生物量较大的昆虫数量显著降低，从而减少对肉食性、杂食性鸟类的吸引，如鹭类、棕背伯劳、大杜鹃、燕子等；另一方面建植外来草坪植物可能对一些食草叶、草籽鸟类的吸引力减少，阻断了部分鸟类的食物来源，最终减少机场鸟类的数量。
附图说明
图1不同季节昆虫数量和生物量变化。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料及试剂均有市售。
实施例1
一种采用黑麦草建植调控机场昆虫群落多样性的方法，按如下的步骤进行：
（1）选择多年生黑麦草（loliumperennel.）为试验植物进行单一草坪建植，在机场随机选择四个实验区域，每个区域大小为15m×20m，中间间隔2m，用翻土机进行翻土，不撒草种，使植被自然生长，且不进行刈割；
（2）主刈割区，每年碾压两次，植被每半个月进行一次刈割处理；
（3）黑麦草草坪试验区翻土翻土，播种黑麦草草种，总播种量为10kg，开垦50沟，每沟间距为0.3m，每沟播种量约0.2kg；
（4）在每个样地随机选取面积为1m×1m的样方，利用网捕法和徒手捕捉法采集昆虫，每次网捕由相同一人完成，用捕虫网直径30cm以相同力度和幅度在样方内巡扫，每个样方扫5次，将采集的昆虫放入盛有75%（w/w）酒精瓶中，并记录昆虫的数量，之后将采集的昆虫带回实验室进行分拣、鉴定。
在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。且本发明亦不受说明书中所举实例实施方式的限制。