外来入侵种互花米草防治研究进展

互花米草在其原产地具有保滩护堤、促淤造陆等生态功能,但在被引入其他地区后,常给当地生态系统带来诸多负面影响,因此,互花米草常被视为入侵种,对互花米草的入侵性以及防控方面的研究成为一大热点.本研究从物理防治、化学防治、生物防治、生物替代防治、综合防治和防控策略6个方面综述了互花米草防治的最新研究进展,对各类措施的理论基础、技术方案、防治效果和环境影响等方面进行了分析,指出了现有防治技术的不足,并提出生态风险分区防控等建议.     

外来入侵种入侵机制研究取得的新进展

<正>入侵种的入侵机制是入侵生物学的核心科学问题。已有假说主要从天敌、资源和生态位几方面阐述了入侵种的入侵性。但是现有的入侵理论只能解释部分入侵物种的入侵性,所以新的入侵理论令人期待。2006年至今,动物研究所孙江华研究员领导的森林害虫化学生态研究组以红脂大小蠹-伴生真菌为研究模型,以多物种协同作用为切入点,开展了红脂大小蠹入侵机制的研究,继2007年     

上海崇明东滩外来物种互花米草二次入侵过程

选取上海崇明东滩“刈割+水位调节”集成技术治理互花米草示范工程样地,对互花米草二次入侵过程进行了2年的监测.结果表明:大量互花米草实生苗在春季随潮水沿潮沟等通道向恢复自然水文区扩散定居,2年即可形成与周边群落无明显差异的二次入侵群落,而群落边缘通过无性繁殖的扩散距离有限.在保持淹水控制区,互花米草两年累计扩散距离小于1 m.在物理隔离区,2年未监测到互花米草的二次入侵现象.实生苗在春季的快速拓植是互花米草实现种群二次入侵的关键.彻底消除治理区周边互花米草扩散源,设置隔离带以阻止其向治理区的扩散,或采用种植芦苇等土著物种进行生物替代,是防止互花米草二次入侵的主要措施.     

模拟氮沉降对外来入侵植物互花米草生长及化感作用的影响

通过设置室内模拟实验, 从生长特性和化感作用的角度, 探讨了氮沉降对外来入侵植物互花米草入侵潜力的影响。结果表明, 低氮沉降和高氮沉降处理都明显促进了互花米草地上和地下部的生物量累积, 其中低高氮沉降分别使地上部生物量增加161.15%和120.20%, 使地下部生物量增加128.43%和71.06%。而氮沉降使叶面积和叶重也显著增加, 这将增强其对资源的捕获和利用能力。而不同氮沉降处理下互花米草的叶、根水浸液对莴苣种子萌发和幼根生长具有化感抑制作用, 当浸提液浓度相同时, 低氮沉降比其他氮处理有更强的综合化感效应。互花米草叶和根的综合化感效应分别在低氮沉降处理下浸提液浓度为0.02 g⋅mL–1 和0.04 g⋅mL–1 时最大。高氮沉降处理下互花米草各项指标并不完全优于低氮沉降处理, 这可能由于高氮沉降处理下其生长已不处于氮限制状态。全球氮沉降是一个漫长的过程,在目前的氮沉降条件下, 加强对互花米草的防治和管理迫在眉睫。     

入侵种互花米草空间扩张模式识别与景观变化模拟

在3S技术支撑下,通过景观格局指数、质心变化等方法,分析2006—2015年研究区内互花米草群落的景观空间分布特征,并利用2015年高分二号影像识别出扩张模式及预测扩张趋势。结果表明:(1)近年来,互花米草沼泽向陆扩张速度大于向海扩张速度,其质心不断向陆方向移动。(2)2006—2015年,互花米草斑块密度变大,面积加权平均形状指数也相应增大为8.63,景观形状越来越复杂。(3)利用LEI和PFD识别出互花米草的3种扩张模式,边缘扩张面积远大于外部隔离扩张面积,外部隔离扩张斑块数量远多于边缘扩张和潮沟引领式扩张斑块数之和,潮沟对互花米草的向陆扩张起到引领作用。(4)利用缓冲区分析模拟互花米草向陆扩张的趋势,未来5年碱蓬沼泽的面积将减少11.45%。研究可为进一步认识互花米草入侵碱蓬沼泽机制提供科学参考。     

生境异质性及源株密度对互花米草入侵力的影响

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)被引种到我国海岸带后,已带来一系列生态危害,严重影响了入侵地生态系统结构和功能,深入了解其入侵机制是实施有效控制的基础和理论依据。长江口的滩涂湿地是我国典型的异质潮滩,拥有多种生境。为了探究异质潮滩环境中互花米草初始源株对其入侵力的影响,研究通过野外移栽实验,模拟不同源株密度,探讨潮滩湿地生境异质性及源株密度对互花米草定居、生长和扩散的影响。结果表明:1)生境异质性及源株密度均对互花米草存活率、株高及种群增长率有极显著影响(P0.01)。2)至生长季末,植被区内互花米草存活率、株高均显著高于前沿光滩(P0.05)。此外,淤泥质潮滩植被区内互花米草株高、种群增长率也显著高于粉砂质潮滩植被区(P0.05)。3)互花米草入侵植被区不受源株密度的限制,但随源株密度增加,互花米草种群增长率显著降低(P0.05),而株高无显著差异(P0.05);在光滩区,只有高源株密度才可入侵成功。4)异质生境的冲淤动态、淹水时间和淹水深度是影响互花米草存活和生长的主要环境因子。丰富了河口湿地互花米草入侵力的机理研究,也为我国开展互花米草防控及海岸带保护、修复和管理提供了科学依据,具有重要的理论和实践意义。     

芦苇与入侵植物互花米草的光合特性比较

以上海崇明东滩湿地外来入侵植物互花米草与本地种芦苇为研究对象,对它们的光合特性进行了比较研究,结果表明:(1)与芦苇相比,互花米草具有更高的表观量子效率(AQY)、CO2羟化效率(CE)和最大净光合速率(pmax);(2)生长季节初期,互花米草午间时段的光合、气孔导度和蒸腾速率均高于芦苇,各指标与光、温的变化基本一致;(3)互花米草的净光合速率曲线呈“单峰”型,测定指标在强光合辐射、高温条件下迅速上升,芦苇则表现出明显的“午休”现象;(4)在生长季节初期(5月份)和活跃期(9月份),互花米草的净光合速率显著高于芦苇,而在生长季节后期(11月份)则低于芦苇。该项研究有利于解释互花米草生长迅速,生产力高,竞争性强的生理生态学特性。     

外来种入侵的生物学与生态学基础的若干问题

外来物种的入侵及其所造成的危害已越来越为人们所认识。一个外来物种入侵一个新的生境无疑要具备一定的条件 ,尽管目前对这种条件的研究还只是初步的。首先从其自身来说 ,需要有足够的入侵性 ,这可以认为是入侵种的生物学基础 ,可能表现为具有多倍性、一定的遗传变异、杂合性或表型可塑性 ,以及不同的交配系统等 ;其次一个物种的入侵成功还取决于入侵生境的可入侵性 ,这可以认为是入侵种的生态学基础 ,而新的种间关系的形成 ,尤其是入侵种与其他种类的互惠共生关系的建成是关键。本文主要介绍了有关入侵种的生物学和生态学基础中的一些最新进展 ,希望有助于我国学者对相关研究内容的开展以及对有害外来种入侵的防治     

互花米草入侵对沿海湿地甲烷排放的影响

采集互花米草不同入侵年限(8、11和15年)的原状土壤,采用盆栽试验,研究了土壤有机碳含量对沿海湿地CH4排放的影响。结果表明,土壤有机碳含量随着互花米草入侵年限的增加而增加。在植物生长季,互花米草入侵15年的土壤有机碳含量为12.97g·kg-1,土壤CH4排放通量为2.94mg·m-2·h-1,显著高于入侵年限为8和11a(有机碳含量为8.11和9·16g·kg-1)的土壤,其土壤CH4排放通量分别为1.95和2.34mg·m-2·h-1。这主要是由于随着土壤有机碳含量提高,不仅为产甲烷菌提供了更多底物,同时也促进了产甲烷菌数量增加,从而导致更多CH4排放。因此,在评价互花米草入侵的综合环境效应时,需要兼顾土壤固碳能力和温室气体排放。     

上海地区外来种互花米草的分布现状

遥感技术(RS)现已广泛应用于海岸带资源调查、资源与环境动态监测以及滩涂植被定量分析。作者应用2003年8月2日Landsat5-TM多光谱遥感影像,利用遥感处理软件ERDASImagine8.6TM,经几何校正和分幅裁剪等图像预处理后,采用监督分类和目视解译相结合的方法对上海地区互花米草(Spartinaalterniflora)扩散现状进行解译分析,并结合全球定位系统(GPS)样点定位,对解译结果进行全面的野外验证和修正。同时,应用地理信息系统(GIS)对解译结果进行数据合成,统计出互花米草分布区域及面积等数据。实际调查与分析统计显示:上海地区互花米草群落总面积(2003年)为4,553.37hm2,占滩涂植被总面积的22.1%。除了崇明西滩和横沙岛外,互花米草群落已广泛分布于长江河口地区,其中南汇边滩最多,为2,069.01hm2,其次是崇明东滩和九段沙,分别为910.17hm2和769.05hm2。人工引种是互花米草种群在上海地区滩涂成功扩散的重要原因。大尺度的上海滩涂互花米草群落空间分布现状及其数量调查为外来物种的宏观定量调查提供了有效的手段,也为上海市滩涂资源生物多样性保护和可持续开发利用提供了科学依据。     

脆化草鱼(Ctenopharyngodon idellus C.et V)的病理生理生态学

分别就形态、生态和病理学性状对处于脆化终极阶段(LD₅₀≥6.67kg/kgbw)的草鱼与普通草鱼进行比较分析。高度脆化的草鱼在生态学上出现明显变化,体长和体重的指数方程W=aln显著不同于普通草鱼,DO阈值由平均值0.54mg/Ｌ上升到平均值1.68mg/Ｌ,CO2麻醉浓度(呼吸抑制值)由194mg/Ｌ高浓度下降到52.42～65.36mg/Ｌ, Root效应及Broh效应显著改变。解剖分析表明,草鱼脆化过程是渐进性组织病变的生理过程,包括各系统器官的功能性病变,最终使过度脆化的草鱼由于血液循环障碍直接导致死亡。草鱼脆化死亡具有明显的饲料（蚕豆）累积剂量——效应反应的毒理学规律,脆化草鱼的体长与体重的指数方程W =18.1719L2.4360可作为华南地区商品脆肉鲩标准的参考。研究结果将为脆化草鱼规模化集约养殖和提高脆化草鱼长途运输成活率提供参考。     

盐和温度胁迫对外来种互花米草(Spartina alterniflora)生理生态特性的影响

盐浓度和环境温度是影响外来种互花米草自然分布的两大重要生态因子。在不同NaCl浓度和温度胁迫条件下,对互花米草幼苗根部和叶片中膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)、游离脯氨酸及可溶性糖、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的动态变化进行了测定。结果表明:当NaCl浓度低于100mmol·L-1时,可以促进互花米草的生长;而NaCl浓度超过100mmol·L-1时,互花米草可以通过提高体内保护酶(SOD、POD、CAT)活性,增加可溶性糖和游离脯氨酸含量来适应外界盐浓度变化;温度胁迫后,互花米草地上和地下器官对胁迫的响应程度不同,叶片中可溶性糖含量、CAT活性明显比根部高,而根部SOD、POD活性比叶片中高。     

景观规划模式与景观韵律学

景观规划韵律学研究是目前国际景观生态规划的前沿领域。在总结景观规划的“斑－廊－基模式”基础上,将这一模式推广到“斑－廊－网－基－体模式”,并尝试揭示隐藏在这一模式内的景观韵律。景观韵律包括景观要素的形状、结构、层次、组份、形态、配置、连通、辐射、尺度、时序等空间结构和空间过程,景观韵律可以定义为：一定区域内特定时段景观要素的镶嵌格局与空间配置规律。景观度量学的数量分析方法成为景观韵律研究的重要手段和工具。在具体案例分析中,根据研究地区景观要素的空间配置特点、景观韵律的空间变化规律,规划形成3种战略点和四横四纵的景观结构体系。     

Effects of an exotic invasive macrophyte (tropical signalgrass) on native plant community composition,species richness and functional diversity

1. The issue of freshwater species being threatened by invasion has become central in conservation biology because inland waters exhibit the highest species richness per unit area, but apparently have the highest extinctions rates on the planet. 2. In this article, we evaluated the effects of an exotic, invasive aquatic grass (Urochloa subquadripara– tropical signalgrass) on the diversity and assemblage composition of native macrophytes in four Neotropical water bodies (two reservoirs and two lakes). Species cover was assessed in quadrats, and plant biomass was measured in further quadrats, located in sites where tropical signalgrass dominated (D quadrats) and sites where it was not dominant or entirely absent (ND quadrats). The effects of tropical signalgrass on macrophyte species richness, Shannon diversity and number of macrophyte life forms (a surrogate of functional richness) were assessed through regressions, and composition was assessed with a DCA. The effects of tropical signalgrass biomass on the likelihood of occurrence of specific macrophyte life forms were assessed through logistic regression. 3. Tropical signalgrass had a negative effect on macrophyte richness and Shannon and functional diversity, and also influenced assemblage composition. Emergent, rooted with floating stems and rooted submersed species were negatively affected by tropical signalgrass, while the occurrence of free‐floating species was positively affected. 4. Our results suggest that competition with emergent species and reduction of underwater radiation, which reduces the number of submersed species, counteract facilitation of free‐floating species, contributing to a decrease in plant diversity. In addition, homogenisation of plant assemblages shows that tropical signalgrass reduces the beta diversity in the macrophyte community. 5. Although our results were obtained at fine spatial scales, they are cause for concern because macrophytes are an important part of freshwater diversity.     

基于LAI的东亚飞蝗发生面积的预测模型

20世纪80年代以来东亚飞蝗在我国再度猖獗危害,及时、准确地监测东亚飞蝗的危害状况,对于东亚飞蝗的有效防治有重要意义.以河北省黄骅市为研究区,从光学模型的建立机理为着眼点,定量分析和对比了4种由植被冠层孔隙度反演LAI的算法.结果表明,LAI与植被指数之间呈明显的正相关关系,即随着LAI的增大,植被指数也在增大;在4种估算方法中,LAI-2000算法最适用于研究区植被LAI的估算.此外,还分析了LAI与飞蝗发生面积的关系,发现两者呈负相关.并在此基础上建立了飞蝗发生面积的预测模型,即：ALO=-aln（LAI）＋b,其中,a、b为调节系数.     

Reproduction in an invasive exotic catfish Pterygoplichthys disjunctivus in Volusia Blue Spring,Florida, U.S.A.

Morphology and reproductive strategies of a population of invasive loricariid catfish, Pterygoplichthys disjunctivus, in Volusia Blue Spring, Florida, were examined using morphological characters, gonado‐somatic indices and batch fecundity. This species has cystovarian ovaries, a left ovary that is significantly larger than the right ovary, and is highly fecund. Ovaries contained multiple oocyte size classes and completely spent females were not found, both of which indicate that this species is a multiple spawner. Reproductive patterns changed significantly between the first (2005) and the last (2007) years of this study; female fish became capable of spawning at a smaller size, a greater proportion of the captured population were capable of spawning each year and female batch fecundity increased, as did male and female gonado‐somatic indices. Plasticity of P. disjunctivus reproductive patterns is discussed in relation to resource availability and environmental stability.     

饲料种类和饲养密度对黄粉虫幼虫生长发育的影响

室内研究了饲料种类、饲养密度对黄粉虫幼虫生长速度、死亡率、化蛹率和虫体营养成分的影响.结果表明：（1）黄粉虫幼虫平均每头增重大小顺序为：C组（麦麸＋菜叶）＞ B组（麦麸）＞A组（白菜叶）＞D组（饥饿）,密度1～4头/cm^2的黄粉虫幼虫平均每头增重幅度大于6～8头/cm^2的处理组.（2）黄粉虫幼虫总死亡率的大小顺序分别为：A组、C组＞D组＞B组,8头/cm^2＞2～6头/cm^2＞1头/cm^2;自然死亡率的大小顺序分别为：B组、C组＞A组＞D组,8头/cm^2＞1～6头/cm^2;自相残杀死亡率的大小顺序分别为：A组、C组、D组＞B组,8头/cm^2＞4～6头/cm^2＞1～2头/cm^2;自相残杀死亡率占总死亡率比例的大小顺序分别为：D组＞A组、C组＞B组, 4～8头/cm^2＞2头/cm^2＞1头/cm^2.（3）黄粉虫幼虫化蛹率的大小顺序分别为：C组＞A、B、D组,1～2头/cm^2＞4头/cm^2＞6～8头/cm^2.（4）黄粉虫幼虫干物质含量的大小顺序分别为：B组＞ C组＞D组＞A组,8头/cm^2 ＞6头/cm^2＞1头/cm^2、4头/cm^2＞2头/cm^2;不同饲料条件下虫体中氮、磷含量的大小顺序为：D组、A组＞B组、C组;饲养密度对黄粉虫幼虫氮、磷含量均没有明显的影响.（5）在生产中,饲料以精饲料和青饲料合理搭配为宜,如果考虑化蛹繁殖,密度以2头/cm^2为宜;如果不考虑化蛹繁殖,则黄粉虫幼虫密度可以提高到4头/cm^2.     

冠层水平互花米草叶片光合色素含量的高光谱遥感估算模型

以闽江河口鳝鱼滩湿地互花米草(Spartina alterniflora)的实测冠层高光谱反射率和叶片光合色素含量(LPPC)为数据源,在分析LPPC与原始光谱反射率、一阶导数光谱反射率、22种已报道光谱指数和14种新构建的植被指数相关性的基础上,利用直线回归、指数回归、对数回归以及乘幂回归方法,系统地比较了36种植被指数在估算互花米草LPPC中的表现。研究表明:(1)一阶导数光谱反射率组合的植被指数用于估算互花米草的LPPC优于原始光谱反射率;(2)红边区域一阶导数光谱是估测互花米草LPPC的最佳波段;(3)对于单一色素含量的估算,叶绿素a(Chla)的最佳估算指数为FDNDVI[723,703];叶绿素b(Chlb)的最佳估算指数为FDRVI[723,525];类胡萝卜素(Cars)的最佳估算指数为FDNDVI[723,703];(4)对于使用统一参量同时估算Chla、Chlb、Cars,由FDRVI[723,703]建立的对数估算模型效果最佳。研究成果可为湿地植物生化参量反演提供参考,也可为闽江河口湿地入侵种互花米草的动态监测和生态评估管理提供有力的科学依据。     

不同入侵程度的微甘菊及本土种豨莶碳氮磷化学计量特征与营养策略

对3种入侵程度(重度、中度、轻度)的微甘菊(Mikania micrantha)各器官(根、茎、叶)和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量进行了测定,并对微甘菊和同科本土种豨莶(Siegesbeckia orientalis)的碳氮磷化学计量特征进行比较,以探查不同入侵程度的微甘菊各器官C、N、P化学计量动态变化,剖析其资源分配特征与营养对策。结果表明:1)微甘菊入侵地为高N、高P生境,轻度入侵地土壤C、N、AN和AP含量均大于其他2个生境,即随入侵程度的增加,土壤C、N、P含量有所下降; 2) 3种入侵程度微甘菊叶N含量显著大于根和茎,重度入侵和轻度入侵的茎P含量显著高于根和叶,入侵过程中P元素更多地分配至茎,N元素更多地分配至叶; 3) 3种入侵程度的微甘菊根和茎N∶P值小于叶N∶P,轻度入侵的微甘菊茎N∶P显著小于重度和中度入侵,显示微甘菊在入侵过程中茎、根具有快速生长特性; 4)微甘菊根、茎N∶P和C∶P值显著小于本土种豨莶,微甘菊在高N、高P生境中采取了"生长竞争策略"战胜本土种; 5)微甘菊根C∶N值与根N∶P之间、茎C∶N值与茎N∶P之间均呈极显著负相关,即存在生长与贮存...     

热驯化对鼎突多刺蚁热适应和运动行为的影响

为比较恒温和变温驯化对鼎突多刺蚁（Polyrhachis vicina Roger）热适应和运动行为的影响,将鼎突多翅蚁分别在15℃恒温和13.4～21.6℃变温下进行驯化,定量分析两种驯化温度对鼎突多翅蚁热适应和运动行为的影响.结果表明,恒温和变温驯化对鼎突多刺蚁的最适温度、逃避高温、运动中的停顿频率、疾跑速度、最大持续运动距离均有显著影响（p＜0.01）,而对逃避低温的影响不显著（p=0.343）;变温驯化后鼎突多刺蚁的最适温度仅有一个峰值,这不符合最适性模型的预测;恒温和变温驯化下鼎突多刺蚁的疾跑速度与最大持续运动距离都呈显著的正相关（分别为p=0.017和p＜0.001）,且经过变温驯化的鼎突多刺蚁的运动能力明显强于恒温驯化下个体的运动能力.