紫胶林中蚂蚁-紫胶虫互利关系和寄主植物多样性对节肢动物各营养级的影响

【目的】昆虫之间的互利关系和植物多样性在生态系统中具有重要的作用,本研究旨在探讨蚂蚁-紫胶虫互利关系的下行效应以及寄主植物多样性的上行效应对节肢动物群落各营养级的影响。【方法】试验样地位于云南省普洱市墨江县雅邑乡的人工紫胶林中。通过随机裂区试验方法,于2016年8月和9月分两次用手捡法、网扫法和震落法采集了蚂蚁-紫胶虫3种互利关系处理(有互利关系、无互利关系和自然对照)以及3种植物多样性处理(单一种植、2树种混植和3树种混植,分别代表植物多样性1, 2和3)下样地寄主植物上所有的节肢动物,并按照不同营养级将其分类。【结果】蚂蚁-紫胶虫互利关系会显著降低消费者多度［有互利关系(14.2±0.95)<自然对照(18.57±1.13)<无互利关系(23.27±1.38), (F=4.290, P=0.017)］,植物多样性会显著提高消费者多度［植物多样性1(13.49±2.54)<植物多样性2(16.31±2.50)<植物多样性3(25.01±2.47), (F=56.03, P<0.001)］;在两者的交互作用下,无论哪个植物多样性水平上,有互利关系处理的消费者多度都显著低于无互利关系处理的消费者多度 (F=6.850, P<0.001)。互利关系对捕食者多度无显著影响(F=1.277, P=0.284),植物多样性会显著增加捕食者多度［植物多样性1 (1.72±0.49) <植物多样性2 (3.42±0.54) <植物多样性3 (3.59±0.55), (F=10.976, P<0.001)］,两者的交互作用对捕食者多度无显著影响(F=0.428, P=0.788)。互利关系和植物多样性会显著增加蚂蚁多度［自然对照(44.08±8.94) <有互利关系(324.82±65.35), (F=48.9, P<0.001)］, ［植物多样性1(86.31±12.51)<植物多样性3 (131.20±18.80) <植物多样性2(151.27±21.68), (F=137.85, P<0.001)］, 两者的交互作用也会显著增加蚂蚁多度(F=80.31, P<0.001)。【结论】蚂蚁与紫胶虫的互利关系显著降低植物上的植食性害虫,对捕食者不产生显著作用,但显著提高蚂蚁多度;而植物多样性对节肢动物各营养级都有积极作用;两者会产生一定的联合作用,对各营养级产生不同的影响。     

互利关系和植物多样性对节肢动物群落不同营养级的影响路径和强度

食物网中的上行效应和下行效应对于群落的动态和生态系统功能有十分重要的影响,旨在探讨互利关系和植物多样性对节肢动物群落中食物网不同营养级之间的影响。通过随机裂区试验方法,分别设置了3种蚂蚁-紫胶虫互利关系处理(有互利关系、无互利关系和自然对照)以及3种植物多样性处理(单一种植、2树种混植和3树种混植),于2016年8月和9月分两次用手捡法、网扫法和震落法采集试验地寄主植物上所有的节肢动物,并按照不同营养级将其分类。利用结构方程模型分析方法对不同营养级之间的相互作用的路径和强度进行了比较,结果显示:1)互利关系对捕食者和消费者均有显著的下行作用,有互利关系处理下蚂蚁对捕食者的路径强度要强于自然对照组,互利关系对捕食者的影响要强于对消费者的影响。2)植物多样性会通过影响植物的生物量而对消费者和捕食者产生显著的上行效应影响,这种影响会随着营养级的升高而显著减小。3)消费者主要受植物多样性的上行效应影响,而捕食者主要受互利关系的下行效应影响。有互利关系的食物网结构更加复杂,营养级之间的相互作用更为显著。探讨了以蚂蚁-紫胶虫互利关系为核心作用的紫胶林生态系统中互利关系和植物多样性对节肢动物食物网中各营养级的影响,揭示了上行效应和下行效应对各营养级的作用途径和强度,其结果有一定的理论参考价值。     

天然次生林和4种人工林树冠层蚂蚁功能多样性研究

为了探讨不同类型林地中树冠层蚂蚁功能多样性的变化,本研究采用树栖蚂蚁陷阱法调查云南省绿春县天然次生林和4种人工林的树冠层蚂蚁群落,并调查了植物多样性及植物垂直密度变化。测定54种蚂蚁的头长、头宽、胸长和后足腿节长,并计算和比较了不同类型样地间的功能丰富度、功能均匀度和功能离散度的差异。结果表明:(1)不同类型林地间树冠层蚂蚁的功能丰富度指数(FR_ic)有显著差异,紫胶林和紫胶林-玉米混农林显著高于桉树林、天然次生林和橡胶林,同时橡胶林显著高于桉树林;不同类型林地间树冠层蚂蚁的功能均匀度指数(FE_ve)有显著差异,天然次生林和紫胶林显著高于桉树林。不同类型林地间树冠层蚂蚁的功能离散度指数(FD_iv)有显著差异,桉树林、橡胶林和紫胶林显著高于紫胶林-玉米混农林,且橡胶林显著高于天然次生林。(2)树冠层蚂蚁功能均匀度随枯落物盖度的增加而升高;功能离散度随枯落物盖度、草本植物盖度和>300 cm处的垂直密度的增加而升高。不同林地类型中紫胶林的树冠层蚂蚁功能多样性相对较高,而这其中枯落物盖度、草本植物盖度和>300 cm处的垂直密度等环境因素起到一定积极的作用,因此对人工林进行合理的管护有利于生态系统功能的实现和保护。     

截干及修枝整形对有效枝条萌发能力及其对紫胶虫产紫胶的影响

为了研究紫胶虫的寄主植物久树抚育对紫胶产量的影响,通过对云南元江和红河干热河谷区中的久树分别进行截干和修枝整形处理,调查有效枝条的萌发能力和紫胶产量。结果表明,截干高度及截干处的平均直径对有效枝条的总长度和数量无显著影响,但截干位置的分支数量与有效枝条的总长度和数量显著正相关。保留12支左右枝条的中度模式的修枝整形较轻度和重度模式中有效枝条的长度、直径和表面积更加有利于紫胶生产;截干的高度和截干处平均直径对紫胶产量无显著影响,但截干位置的分支数量、萌发的有效枝条总长、数量和着胶枝长与紫胶产量显著正相关,中度模式的修枝整形亩产和单数紫胶产量最高。截干和修枝整形能够影响紫胶的产量,对寄主植物合理的抚育有助于提高紫胶产量。     

紫胶生产对土壤及寄主植物营养元素含量和分布的影响

土壤、植物中的营养元素含量特征是生态系统养分循环的重要内容之一,为探讨人工紫胶林中紫胶生产对土壤及寄主植物中营养元素含量和分布的影响,本研究调查了不同强度紫胶生产样地中植物根、茎、叶、枝条各部位以及土壤不同深度的氮、磷、钾营养元素含量。结果显示:不同强度的紫胶生产会显著影响植物氮的含量,但是对磷和钾没有显著的影响。低强度紫胶生产样地的植物含氮量显著高于高强度紫胶生产和无生样地植物的含氮量。不同强度的紫胶生产对土壤中全氮、速效磷的含量无显著影响,但是对全磷、全钾和速效钾有显著影响,高强度紫胶生产样地土壤中全磷和全钾的含量都显著低于无生产样地。本研究揭示了紫胶林生态系统中低强度的紫胶生产会提高植物中氮元素的含量,同时紫胶生产会降低土壤中磷和钾的含量,对紫胶生产的持续经营有一定指导意义。