利用生物多样性控制作物害虫的理论与实践

生物多样性是人类可持续发展的重要基础,保护和利用生物多样性是国际社会普遍关注的问题。近年来,通过改善农田生物多样性和强化农田生态系统保益控害的服务功能,实现作物病虫害生态调控已成为国内外研究的热点。本文在总结分析国内外利用生物多样性控制害虫理论研究和实际应用的基础上,综述了该领域的研究进展、实践成果和发展前景。文中介绍了生物多样性的基本概念及其与害虫综合治理的关系,系统概述了利用农田生物多样性控制作物害虫的各种理论假说,包括天敌假说、资源集中假说、联合抗性假说、"推-拉"假说、中度复杂假说、景观缓冲假说等;从提高天敌多样性、作物多样性、非作物多样性和景观多样性等方面综合评述了利用农田生物多样性控制作物害虫的应用实践,重点介绍了我国的一些典型的实际应用案例,旨在充分展示中国昆虫学科技工作者在该领域做出的贡献;针对现代农业集约化经营导致农田生态系统结构简单、农田生物多样性不断下降等特点,对如何以农田景观为单元进一步做好利用生物多样性控制作物害虫的理论研究和应用实践进行了讨论和展望。     

亚热带苔藓结皮对土壤-微生物-胞外酶化学计量特征的影响

生物结皮的形成和发育显著影响土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)循环及其化学计量特征,土壤微生物如何适应环境资源的化学计量变化仍不明确。本研究以三峡库区苔藓结皮为对象,分析结皮盖度(0、1%～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%和80%～100%)对土壤理化性质(0～5和5～10 cm土层)、微生物生物量和胞外酶活性[(β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)]的影响,探索土壤-微生物-胞外酶C∶N∶P化学计量特征间的协变性。结果表明: 生物结皮发育显著提高了土壤黏粒、水稳性团聚体和土壤C、N、P含量,显著降低了土壤容重和砂粒含量;微生物生物量C、N、P和胞外酶活性均随结皮盖度的增大而显著增加;土层深度对土壤理化性质及C∶N∶P均无显著影响,但显著影响微生物生物量、胞外酶活性及BG∶AP和NAG∶AP。相关分析显示,土壤C、N、P含量与微生物生物量和胞外酶活性呈显著正相关,与BG∶NAG呈显著负相关,与NAG∶AP呈显著正相关,但与微生物生物量C∶N∶P无显著相关性;土壤-微生物、微生物-胞外酶C∶N∶P相关性均不显著,BG∶NAG∶AP随着微生物与土壤间C∶N∶P化学计量不平衡性的增加而逐渐降低。表明微生物养分代谢同时受N和P的限制,且P的限制较强烈,微生物可以通过调整自身生物量以及胞外酶C∶N∶P适应生物结皮发育驱动的土壤化学计量变化,从而维持内稳态。     

秦岭皇冠优势灌木苦糖果的空间分布格局及种内种间关联

以秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林25 hm²森林样地中的优势灌木苦糖果为对象,研究了苦糖果不同径级个体的空间分布格局以及种内种间关系。结果表明: 苦糖果径级结构呈现出下宽上窄的金字塔型,小径级植株数量最多,更新状态较好,处于稳定增长阶段,有利于群落更新和演替。以Ripley's K函数为基础,采用单变量和双变量成对相关函数,在3个零模型(完全空间随机模型、异质泊松模型和先决条件模型)的处理下,树种整体和不同径级以聚集分布为主,且聚集程度随研究尺度的加大而逐渐减小,逐渐趋向随机分布。受到生境异质性、扩散限制、负密度制约等影响,种内不同径级个体之间以正关联为主,但也有一定程度的无关联,未出现负关联的情况。种间关系较为复杂,既有无关联,也有正关联和负关联,但以负关联和无关联为主。     

浙江天童常绿阔叶林林冠结构与群落物种组成的关系

森林林冠结构能改变林下微气候条件, 可能会形成独立于地面生境的空间结构, 进而影响群落物种组成差异。该研究利用机载激光雷达获取浙江天童20 hm²常绿阔叶林样地的高精度林冠结构信息, 初步探讨了林冠结构与群落物种组成差异的关系, 结果表明: (1)未考虑林冠结构时, 独立于地面生境的空间结构是天童样地群落物种组成差异的重要影响因子, 在100 m²、400 m²、2 500 m²样方尺度上, 其对群落物种组成差异的解释率分别为25.2%、28.1%、8.0%。(2)考虑林冠结构后, 林冠结构使独立于地面生境的空间结构对群落物种组成差异的解释率降低了约1/3 (26.2%-36.0%)。(3)林冠结构因子中, 林冠高度对群落物种组成差异影响最大, 其次为林冠内部结构; 随样方尺度增大, 林冠高度对群落物种组成差异的影响降低, 林冠内部结构的影响逐渐增加。该研究结果证明了林冠结构是独立于地面生境的空间结构的主要驱动因子, 对天童植物群落物种组成差异具有不可忽视的重要作用。这些结果明晰了林冠结构因子中林冠高度和内部结构的重要性。     

海南主要陆域自然保护地兰科植物多样性与生境的关联分析

为了掌握海南主要陆域自然保护地内野生兰科植物的物种多样性现状以及制约其发展的关键生境因子,对该地区进行兰科植物资源调查并分析兰科植物多样性的空间分布格局,进一步采用典范对应分析(CCA)探索生境因子对兰科植物组成的影响,最后运用广义线性模型(GLM)框架下的负二项回归拟合兰科植物丰富度和多度对生境变异的响应。结果表明:(1)共发现兰科植物67属193种,为海南兰科植物分布的绝对中心。(2)水平方向上,霸王岭兰科植物丰富度高但居群相对拥挤,而五指山最大的海拔落差带来了更加多样化的小生境类型和宽阔的生存空间,孕育了种类丰富且分布均匀的兰科植物资源。(3)垂直方向上,中海拔地区兰科植物种类最为丰富且种间竞争较为激烈,高海拔地区则存在明显的优势类群。(4)海拔变化对兰科植物物种组成变异有着非常高的解释率,而喀斯特和河谷地貌的显著影响也不容忽视。(5)多因子综合作用共同影响着兰科植物的多样性,其中坡度、河谷地貌、喀斯特地貌的显著正效应和枫香林的显著负效应受其他协变量的影响较小,是驱动兰科植物丰富度和多度变化的关键生境因子。综上所述,中高海拔地区以及特殊地貌(如河谷和喀斯特地貌)应作为兰科植物多样性的优先保护区域。     

人工模拟条件下青海湖裸鲤自然繁殖环境条件需求研究

为对青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)的自然繁殖需求条件进行定量研究, 实验结合青海湖裸鲤自然产卵场原位生境调查, 通过室内人工模拟构建产卵环境诱发野生亲鱼自然繁殖, 解答可控环境中青海湖裸鲤自然繁殖的环境需求。结果表明, 青海湖裸鲤自然繁殖发生与水温、水深、流速、光照及底质因素密切相关, 其中卵石河床质较细砂等底质环境可显著提升自然交配诱导率及繁殖效果; 在合适的底质条件下, 青海湖裸鲤自然繁殖的适宜条件: 水深为0.15—0.2 m、流速为0.2—0.4 m/s、水温为10.8—14.3℃; 15D﹕9L比例的光周期有利于促进青海湖裸鲤自然繁殖的发生。在人工模拟环境中, 水深≥0.45 m、流速≥0.8 m/s、温度≥17℃或≤6℃、全光照等环境中未观测到自然繁殖活动的发生, 这些被认为是其自然繁殖环境的限制条件。研究阐明了可控环境中青海湖裸鲤野生亲鱼自发产卵繁殖的环境需求, 构建人工模拟产卵环境技术, 为自然产卵场生境调查评估、改进人工繁育模式提供技术支撑和新思路。     

我国丹顶鹤栖息地选择研究进展

丹顶鹤(Grus japonensis)是我国Ⅰ级重点保护野生动物,被世界自然保护联盟列为濒危物种。本研究通过搜集和整理2000至2017年丹顶鹤栖息地选择和生境适宜性相关文献,分析了丹顶鹤在繁殖期、迁徙期、越冬期的栖息地选择,发现丹顶鹤在这三个时期的最偏好生境均为芦苇沼泽或芦苇滩,回避人为干扰较为严重的居民点、道路、盐田等生境。通过梳理丹顶鹤繁殖地、中途停歇地、越冬地的栖息地变化及其原因,发现丹顶鹤栖息地变化是自然因素和人为因素共同驱动的结果,以人为因素为主。本研究希望为科学评价栖息地变化对丹顶鹤野生种群的影响、针对性地开展栖息地保护管理工作、促进丹顶鹤野生种群健康可持续发展提供依据。     

鄱阳湖越冬白鹤在农业用地的食物组成

白鹤(Grus leucogeranus)是IUCN极危物种,全球仅存3 500～4 000只,其中约98%的个体在鄱阳湖越冬。以前白鹤在鄱阳湖主要在浅水生境挖掘苦草(Vallisneria spp.)的冬芽为食。然而,近年来农业用地已成为白鹤的重要觅食地。目前对于白鹤在农业用地的食物组成尚不清楚。本研究采用粪便显微镜检法对2017年11月至2018年4月采集的70份白鹤粪便样品进行分析。结果表明,白鹤的食物来源于10科15种植物,其中,水稻(Oryza sativa)、莲藕(Nelumbo nucifera)和紫云英(Astragalus sinicus)为最主要的食物,这3种植物在检测到的食物中的相对密度分别为34.34%、22.99%和10.61%,而白鹤的传统食物苦草冬芽所占的比例极低(2.05%)。由此可见,白鹤的食物组成已经发生变化,农作物已成为白鹤的重要食物来源。白鹤在农业用地中觅食使该物种的保护面临一系列问题,尤其是高强度的人为干扰,对此,提出了相应的保护措施,希望为白鹤提供安全、稳定的觅食环境。     

根茎禾草沙鞭的克隆基株及分株种群特征

 在内蒙古沙地站对根茎禾草沙鞭的观测实验发现,沙鞭具有规则的克隆生长、“游击型”克隆构型和相当快的克隆扩展。其地下根茎的寿命至少2年。这些发现指示着该植物种可能具有很强的克隆整合。对内蒙古沙地站和内蒙古草原站的单种沙鞭分株种群的比较和在各站对单种和混交沙鞭分株种群的比较发现,不同地点和在不同群落条件下的沙鞭分株种群在许多重要性状上都存在差异。这些结果暗示着克隆可塑性对沙鞭生态适应性的可能贡献。关于沙鞭克隆整合和克隆可塑性的进一步研究是必要的。     

大兴安岭原麝冬季的生境选择

2005年3～4月和2006年3月,在黑龙江省大兴安岭呼中自然保护区,采用机械布点法随机设置样线,对原麝(Moschus moschiferus)冬季生境选择进行了研究。对海拔、乔木密度、雪深、隐蔽度、食物丰富度、坡度和倒木数量进行2个独立样本的Mann-Whitey U检验,找出生境利用样方与任意样方的生态因子的差异。U检验的结果表明,原麝冬季喜欢活动在相对海拔高、乔木密度小、雪层浅、隐蔽度高、坡度陡且喜食食物丰富的区域;对植被类型、坡位、坡向、距水源距离、距人为干扰距离、动物干扰和碎石坡7个名词性变量采用卡方(Chi-square)统计进行显著性检验,卡方检验的结果表明:原麝冬季偏好远离人为干扰、接近碎石坡、阳坡和其他动物干扰较少的针阔混交林中;对以上14个生态因子进行主成分分析,结果表明,前6个特征值的累计贡献率达到72·318%,可以较好地反映原麝生境特征,根据主成分分析结果,将原麝冬季生境选择影响因子分别命名为空间因子(海拔、坡度、距碎石坡距离)、干扰因子(距人为干扰距离、距水源距离)、坡向因子(坡向、乔木密度)、坡位因子(坡位、动物干扰)、食物因子(食物丰富度、隐蔽度)和倒木因子(倒木数量)。