《生态学应用》：生物防治入侵植物研究获新进展

生物防治是通过从原产地引入专食性天敌来控制外来入侵生物的方法。其理论依据是入侵生态学中的”天敌理论”,即,外来入侵生物在传入地暴发成灾是因为逃避了原产地天敌的控制。尽管一些国家引进利用原产地天敌已经成功控制了很多入侵植物,但是,国际上生物防治入侵植物的成功率还不到40％。一些引进的天敌昆虫野外释放后迅速建立种群,田间种群密度甚至远高于在原产地的密度,但对入侵植物的抑制效果却很低。这种看似矛盾的现象背后隐藏什么秘密？这方面的研究成为国际生物防治领域的重要课题。     

福寿螺的生物防治现状、问题与对策

福寿螺(Pomacea canaliculata)作为一种世界性入侵生物,引入中国已有30余年,现已在中国南方十多个省市大面积分布,造成不可估量的经济损失和生态灾害。本文系统总结了福寿螺生物防治中的天敌资源种类,涵盖了腹足纲、环带纲、昆虫纲、软甲纲、辐鳍鱼纲、爬行纲、鸟纲、哺乳纲等8个类别。并从天敌的引入、研发、利用等方面以及福寿螺应对天敌的防御策略上指出了目前福寿螺生物防治中面临的主要问题。最后对其未来的研究提出了展望,即重点从原产地天敌、寄生性天敌、微生物、生物防治植物和本地经济动物等方面进行筛选,以期为利用中国丰富的生物资源进行福寿螺的生物防治提供参考。     

不同豚草防治区土表节肢动物多样性的比较

豚草(Ambrosia artemisiifolia)是一种世界性恶性杂草,也是入侵我国的重要杂草之一,其不仅对入侵地的植物种群多样性造成极大的破坏,同时也严重危害土表节肢动物多样性.世界各国都在积极地采取各项措施控制豚草的进一步扩散和危害,其中生物防治是一种高效、安全、经济的防治措施.由此,通过小区试验比较了生物防治(广聚萤叶甲(Ophraella communa)和豚草卷蛾(Epiblema strenuana))区和化学药剂防治(农达)区内土表节肢动物多样性,并运用多样性指数、丰富度指数、优势集中性指数、均匀度指数等指标进行分析、评价.通过对70个试验小区进行8次的系统取样调查,共采集到2个纲,13个目,86个科,16838个节肢动物个体,其中弹尾目、蜘蛛目、膜翅目、同翅目等的节肢动物是优势物种,弹尾目的个体数量是各科目之最,占总个体数的35.7%.不同控制措施防治豚草,天敌昆虫豚草卷蛾和广聚萤叶甲防治小区的多样性指数、丰富度指数、均匀度指数均较化学药剂防治区和CK高,而优势集中性指数较化学药剂防治区和CK低.生物防治各小区的各项指数随时间的波动性明显较化学防治区和CK的小,两种天敌昆虫防治的高梯度小区较低梯度的波动性稍小,联合防治小区较单一天敌防治小区的波动小.可见,利用豚草天敌昆虫豚草卷蛾和广聚萤叶甲防治豚草对生态系统的节肢动物多样性具有明显的改善作用.本研究结果进一步证实了可利用天敌昆虫豚草卷蛾和广聚萤叶甲防治豚草来恢复豚草发生区的生态系统,生态学意义深远.     

利用传统生物防治控制外来杂草的入侵

随着国际贸易的日益频繁,外来有害植物入侵,严重威胁我国的自然环境和生物多样性。利用从原产地引入食性较专一的天敌来控制外来杂草是杂草生物防治的主要方式之一,有保护环境一劳永逸的效果。简要介绍了国际生物防治概况,统计表明全世界至少有133种目标杂草进行生物防治,主要分布在菊科、仙人掌科和含羞草科,63科369种无脊椎动物和真菌作为杂草生物防治的天敌,利用最多的天敌是鞘翅目象甲科和叶甲科昆虫,其中大多数项目是治理外来杂草的。杂草生物防治最活跃的国家依次为美国、澳大利亚、南非、加拿大和新西兰。重点论述了利用传统生物防治方法防治外来杂草的经典项目、国内外研究概况,以及目前面临的问题和应用前景。我国杂草生物防治起步晚,传统杂草生防的目标杂草有4种,紫茎泽兰、空心莲子草、豚草和水葫芦,其中,空心莲子草的生物防治获得成功。共引进天敌14种,输出天敌23种,与世界上生物防治先进的国家比尚有距离。中国应充分借鉴国际成功经验,对外来杂草开展生物防治。中国的生物多样性在世界上占有十分独特的地位,将在生物多样性保护中发挥重要作用。     

气候变化条件下苦参在我国潜在分布区的预测分析

为了解气候变化情景下苦参在中国的潜在分布区变化,探讨生物气候因子与苦参适宜分布格局的关系.该文通过收集苦参的地理分布点并结合19项生态因子,运用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)对末次盛冰期、当前气候、未来气候三种气候情景下苦参在我国适生区的分布格局进行模拟,并分析影响苦参生长的主导生态因子.结果...     

广东省豚草及两种天敌昆虫的发生与分布

豚草(Ambrosia antemisiifolia L.)入侵广东以来蔓延迅速,为了有效抑制豚草进一步扩散蔓延,调查了豚草及其天敌在广东省的发生分布情况。结果表明,目前广东省豚草主要分布在3个区域,粤北韶关及清远地区,粤西肇庆市封开县,粤东北梅州地区。广东省豚草的天敌昆虫主要有豚草卷蛾Epiblema strenuana W.和广聚萤叶甲Ophraella communa L.,其中豚草卷蛾的分布范围较广聚萤叶甲广泛,但其控害作用有限,显著低于广聚萤叶甲。最后讨论了豚草扩散与公路交通的关系,并比较了豚草两种天敌的防控潜力。     

云南省外来入侵植物的区系成分及多样性分析

【目的】弄清云南省外来入侵植物的区系成分及多样性成因,为减少外来入侵植物对云南省生物多样性的影响提供理论依据。【方法】在已知云南省外来入侵植物种类组成的基础上,对其科、属、种的分布区类型进行了分析,并从生态指标(种子植物数、气候类型数、地表水总量、年均最高温)及社会经济指标(10年总进口额,10年总入境游客数) 2方面,将云南省与其他入侵植物多样性最高的9个省市进行比较,以探讨外来入侵植物多样性的成因。【结果】在区系组成上,云南省外来入侵植物的热带成分占绝对优势,其比例在科、属、种水平上分别为50.85%、63.16%和63.39%。入侵种所在科、属,常广域分布,但入侵种原产地分布范围却不大,并倾向于集中在某些特定区域(如热带美洲、狭义地中海区)。入侵植物所在科的入侵种数与该科包含的世界种数存在显著性正相关。省市级行政区域内入侵植物种数与该省市国际贸易额、入境游客数等指标没有相关性,而与各省市的种子植物数、气候类型数存在显著性关系,与地表水总量和年均温度存在一定的关系。【结论】云南省的自然生境适宜外来入侵植物的生存和扩散。需要对具有热带性质,所在分类单元为大科、大属,且地理分布距离与云...     

专食性-广食性天敌比例影响入侵植物喜旱莲子草生长防御策略

外来植物从原产地到入侵地通常会经历植食性天敌选择压力的变化,其生长防御性状的快速适应性进化是成功入侵的重要机制之一。植食性天敌按食性专一性分为专食性天敌与广食性天敌,并对植物生长防御性状产生不同的选择压力。然而,在自然群落中两类植食性天敌的相对比例可能会随时间和空间的改变而改变,这些变化对入侵植物生长防御进化的影响尚不清楚。本研究以喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,在同质园条件下比较了原产地(阿根廷)和入侵地(中国)种群在不同专食性-广食性天敌比例处理下生长防御性状的差异。结果显示:专食性-广食性天敌比例对喜旱莲子草生长防御性状的影响无显著差异,但其与来源地之间的交互作用对生长性状中的贮藏根生物量与根冠比具有显著影响。其中入侵地种群的贮藏根生物量与根冠比随着专食性天敌比例的增加而增加,而原产地种群正好相反。通过对比原产地与入侵地种群生长防御相关性状发现,入侵地种群的总生物量(–21.4%, P=0.027)、地上生物量(–22.6%, P=0.026)、生长速率(–17.5%, P <0.001)和黄酮含量(–38.4%, P=0.0...     

入侵植物乌桕防御策略的适应性进化研究

生长于不同昆虫群落胁迫下的植物地理种群可能进化出不同的防御策略。入侵植物在原产地同时受到专食性昆虫和广食性昆虫的取食危害, 而在入侵地“逃逸”了专食性昆虫的取食危害。入侵植物对不同类型昆虫防御策略的演化可能在其成功入侵的过程中起着至关重要的作用。该文主要以原产中国入侵北美的木本植物乌桕(Triadica sebifera)为例, 并结合其他入侵植物防御策略演化的研究, 从抗性和耐受性、直接抗性和间接抗性、组成抗性和诱导抗性三个方面系统分析不同昆虫选择压力下入侵植物防御策略的演化, 同时探讨入侵植物防御策略演化对生物防治效果的影响, 指出未来的重点研究方向。     

外来植物入侵的全境性研究进展与展望

由于外来种入侵地一般都远离其自然分布区(原产地), 如果只在其入侵地或者原产地进行研究, 很难真正发现其入侵性形成和成功入侵的根本原因。目前, 许多学者开始关注和倡导对入侵种在原产地和入侵地的表现同时进行研究, 即入侵种的全境性研究(whole-range studies), 为入侵生物现有地理分布格局的形成原因和入侵机制等提供解释。本文结合国内外关于入侵植物全境性研究的进展和成果, 分别针对研究的主要目的、内容、意义等进行了全面的阐述, 探讨了存在的问题与不足, 并对未来相关研究进行了展望。目前已有的全境性研究主要是通过野外直接观测和同质种植园实验来比较入侵种在入侵地和原产地的生长、繁殖和生理生态等表型性状的差异, 以及应用分子标记方法比较入侵地种群和原产地种群遗传多样性的差异, 进行入侵植物的分子系统地理学研究, 从而有效检验生物入侵机制的理论和假说, 深入阐明植物入侵的机制, 为制定入侵植物的防控策略提供指导。值得注意的是, 由于外来植物入侵的全境性研究起步较晚, 现有研究的方法和内容还不够完善, 今后需要在加强国际合作的基础上进一步改善。     

气候变化情景下少花蒺藜草在中国的分布区变化

少花蒺藜草(Cenchrus spinifex)是我国的入侵种植物之一，严重影响我国的畜牧养殖业和生态环境。为了预测未来气候变化情景下，少花蒺藜草的适生分布区变化，该研究基于MaxEnt模型，利用103个少花蒺藜草的地理分布数据和19个气候环境因子，分析预测在RCP 4.5、RCP 8.5两种未来气候变化情景下，2050s和2070s时段在我国范围内少花蒺藜草的适生分布区。结果表明：(1)少花蒺藜草的当前适生分布区占研究区域面积的4.00%,主要分布于内蒙古自治区、吉林省、辽宁省三省(区)接壤的东北地区。(2)未来少花蒺藜草的适生分布区面积有所增加，其中中等适生区所占面积扩张程度最大，达到38.26%。(3)年平均气温、温度季节性变化标准差、最湿季降水量是影响少花蒺藜草分布的主要气候因子。(4)未来少花蒺藜草的分布质心总体向西移动。综上认为，目前在中国范围内，少花蒺藜草的已入侵区域还远小于潜在可入侵区域，未来还可能向我国干旱半干旱区进一步扩散，为防止少花蒺藜草在我国北方地区大面积扩散带来的危害，未来需要重点关注对其的预防措施和入侵态势。该研究结果为我国防治入侵种植物提供重要的理论依据和...     

采用生态位模拟预测濒危植物白豆杉5个时期的适宜分布区

采用生态位模拟研究不同时期植物分布区变迁模式,有利于了解植物对气候变化的响应,从而更好地在全球气候背景下保护生物多样性。本研究以中国特有濒危裸子植物白豆杉(Pseudotaxus chienii)为对象,根据野外调查及标本记录确定34个野生分布点,结合5个时期(末次间冰期、末次盛冰期、中全新世、现在和未来) 19个生物气候因子,运用生态位模型对5个时期白豆杉的潜在分布区进行重建。结果表明:白豆杉在5个时期的地理分布均与降水有密切关系,其中最干月份雨量是影响该物种分布最重要的气候因子,说明白豆杉适应潮湿气候和较短的旱季;在末次间冰期,白豆杉在中国东南呈大面积分布;在末次盛冰期,白豆杉分布区往浙江、福建和贵州东部扩张,江西、湖南等中部地区最适分布区面积减小;中全新世其适宜分布区面积比末次盛冰期有所减少,相比于末次间冰期其生境片段化更为严重;在未来气候变暖条件下,白豆杉适宜分布区减少,该物种往高海拔山地收缩,低海拔(约600 m以下)的适宜区基本消失。本文通过生态位模拟对白豆杉5个时期分布区进行重建,探究气候变化对其分布区变迁的影响,可以为保护濒危植物白豆杉提供有效依据。     

草地贪夜蛾的天敌资源及其生物防治中的应用

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda (Smith) (FAW)是一种能取食80多种作物、成虫每晚能迁飞100多公里的多食性、迁飞性害虫,自从2018年底入侵我国以来,在我国快速向北扩散,到目前已经在我国18省市区发生,将严重影响我国玉米等粮食安全和农民的收入,及时研发应急防控技术和今后的可持续控制技术已迫在眉睫。根据草地贪夜蛾在美洲原产地的生物学特性及在非洲的控制实践,我们总结了草地贪夜蛾的天敌昆虫(寄生性和捕食性昆虫)和昆虫病原微生物(病毒、细菌、真菌和线虫)种类、主要天敌类群的生物学、天敌昆虫的大量繁殖、昆虫病原微生物的规模化生产、淹没释放应用、生态调控及生物防治的情况,并讨论了我国草地贪夜蛾生物防治的可行性和前景。     

养分影响入侵种喜旱莲子草对专食性天敌的防御

竞争力增强进化假说(Evolution of Increased Competitive Ability,EICA)认为入侵植物在入侵地由于天敌逃逸导致对天敌防御投入降低而增加生长和繁殖等投入。然而,EICA假说所预测防御能力的进化主要集中在防御的组成抗性方面,而从诱导抗性和耐受性的角度进行的验证还很有限,并且忽视了生境资源可利用性对植物防御策略的影响。本研究采用同质园实验比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产地(阿根廷)和入侵地(美国)各9个种群,在高、低养分和有、无专食性天敌取食处理下的防御相关功能性状(比茎长、根冠比)及其对天敌取食的诱导反应,以及它们与植物适合度相关指标的关系。结果表明:入侵地种群具有较高的总生物量(+14.7%)、较低的比茎长(防御钻茎化蛹天敌的重要指标,-27.5%),暗示其个体大小增加而防御投入降低,符合EICA假说的预测。入侵地种群耐受性与原产地种群没有显著差异。在高养分下,入侵地种群的比茎长对专食性天敌取食的诱导反应显著增加,且与总生物量呈显著正相关。这些结果表明,相比原产地种群,入侵地种群具有更高的生物量,对专食性天敌的组成抗性降低,且在高养分下对专食性天敌的诱导抗性增加,推测生境的养分富集可能会降低喜旱莲子草的生物防治效果。     

中国亚热带地区4种极危冷杉属植物的地理分布特征及其与气候的关系

通过野外实地调查和文献调研, 分析4种极危冷杉属(Abies)植物的地理分布现状和特征, 构建其分布区的气候数据库, 采用国际上常用的研究植被与气候关系的指标和方法, 定量分析冷杉属地理分布与水热条件的关系, 并通过因子分析方法确定影响冷杉属地理分布的限制性气候因子。结果表明: 1)百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)、梵净山冷杉(A. fanjingshanensis)、元宝山冷杉(A. yuanbaoshanensis)和资源冷杉(A. beshanzuensis var. ziyuanensis)零星分布于我国亚热带地区, 水平分布范围为25°25′-27°55′ N, 108°42′-119°12′ E , 分布范围狭窄; 垂直分布范围为1363-2390 m, 均分布于山体上部。海拔上限高度随着经度的减小而增加。2)整个分布区的气温较低, 年平均气温为7.4-11.2 ℃; 降水较为充沛, 年降水量为1265.4-1945.7 mm, 其中生长季降水量占74.78%; 湿度较大, 年相对湿度为77%-86%。气候指标范围狭窄, 表明对水热条件要求很高。分布区寒冷指数较低, 限制其垂直向下扩散, 呈现局限分布于山体上部的现状。3) 4种冷杉各分布区的气候条件基本相近, 梵净山冷杉分布区气温相对偏低, 元宝山冷杉分布区湿度相对偏大。4) 3个气候因子对这4种冷杉的地理分布影响较大, 其作用排序为: 低温因子>极端低温因子>湿度因子。在全球气候变暖的大背景下, 这4种冷杉自然分布区的适宜生境将进一步缩小, 直至物种灭绝, 急需开展迁地保护工作。     

Arbuscular mycorrhizal fungi enhance the growth of the exotic species Ambrosia artemisiifolia

丛枝菌根真菌促进外来植物豚草的生长 丛枝菌根真菌(AMF)可以通过其菌丝增加寄主植物对养分的吸收,从而促进植物生长。丛枝菌根真菌一直与大多数外来植物的成功入侵联系在一起。然而,有关丛枝菌根真菌如何影响植物入侵成功的机制仍然有待研究。豚草(Ambrosia artemisiifolia)是一种外来的菌根植物。通过长期田间实验,我们研究了种间竞争对豚草和狗尾草(Setaria viridis)根系丛枝菌根真菌多样性和组成的影响。此外,在温室实验中探究了摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)对这两种植物生长的影响。研究结果表明,豚草入侵改变了本地植物狗尾草根系丛枝菌根真菌的多样性。另外,豚草根系中摩西球囊霉的相对多度显著高于狗尾草根系中。在田间和温室实验中均发现外来种豚草的丛枝菌根真菌侵染率高于本地种狗尾草。温室实验结果表明,丛枝菌根真菌通过影响豚草的光合能力以及磷和钾的吸收而促进豚草生长。这些研究结果揭示了丛枝菌根真菌和豚草成功入侵之间的重要关系。     

麻栎在中国的地理分布及潜在分布区预测

基于19个生物气候因子和473个地理分布记录,利用DIVA-GIS软件,分析了麻栎在中国的地理分布与气候的关系及其潜在分布区。结果表明:中国麻栎分布在18°~41°N、91°~123°E之间,其地理分布可划分为6个区,其中横断山脉区、云贵高原区、秦岭巴山区比较集中;分布区跨越7个温度带、3个干湿区、18个气候区,包括9种气候类型;适宜麻栎生长的年均温度为5.1℃~20.7℃,年降雨量为471~1 712.6mm;影响麻栎地理分布的主导因子依次为湿度因子、耐旱能力和温度因子。BIOCLIM模型预测显示,麻栎潜在分布区与实际分布区具有很好的一致性,其最适分布区位于云贵高原中部和秦岭巴山区;在CO2浓度倍增的未来气候情景下,麻栎潜在分布区面积将缩小,且有向北方和高海拔地区扩散的趋势。ROC曲线分析表明,BIOCLIM模型的模拟精度较高(AUC=0.826)。研究结果对于合理经营利用麻栎林具有重要的理论和现实意义。     

基于Maxent生态位模型的互花米草在我国沿海的潜在分布

以分布在我国沿海滩涂的96个互花米草分布记录点及覆盖东部沿海区域的海洋环境数据和气候环境数据为材料,利用Maxent生态位模型,研究外来物种互花米草在我国沿海的潜在分布情况.结果表明:互花米草适宜分布区占我国沿海区域的85%,其中高度适宜分布区占18%,中度适宜分布区占34%,低度适宜分布区占33%,不适宜分布区仅为15%.互花米草在我国沿海的地理分布主要受到年均最低海水温度、年均海水温度、年平均气温和1月最低气温4个环境因素的影响,而年均降水量、年均日较差、海水盐度、最高海水温度、7月最高气温及海流速度对互花米草地理分布的影响较小.互花米草高度适宜分布区的最低海水温度为0.62~24.81℃,平均海水温度为10.46~27.29℃,年均气温为9~25℃,1月最低气温为-13.5~16.7℃.互花米草地理分布概率在我国北部沿海区域达到20%以上,互花米草存在向我国北部进一步入侵的趋势,特别是在渤海湾地区,互花米草入侵潜力较大.互花米草在我国不适宜分布区主要集中在海南中部和南部海岸,以及台湾省大部分区域,依据当前我国分布记录及气候数据,这些区域互花米草入侵风险较小,但不排除未来入侵的可能性.     

广聚萤叶甲和豚草卷蛾对广西来宾豚草的联合控制作用

【背景】豚草已成功入侵广西来宾,对当地生物多样性、农业生产和居民健康造成了严重影响。广聚萤叶甲和豚草卷蛾均为豚草的重要专一性天敌,在湖南等地已有效抑制了豚草的扩散蔓延。【方法】为考查2种天敌在广西对豚草的联合控制作用,于2009年5月24日在广西来宾豚草入侵地区同时释放广聚萤叶甲和豚草卷蛾(2种天敌释放密度均为1170头.hm-2)。【结果】至2009年8月29日释放区内豚草植株死亡率达98%以上,且天敌迅速向邻近豚草发生区扩散,2种天敌对扩散区豚草的控制率可达50%～60%。【结论与意义】2种天敌对豚草具有显著的控制效果,建议在广西大面积推广应用。     

紫茎泽兰在中国的气候生态位稳定且其分布范围仍有进一步扩展的趋势

明确入侵物种气候生态位的时空动态格局, 不仅有助于理解入侵物种生态位的变化趋势, 还可以使物种分布模型更真实地预测物种的扩散动态。本文使用恶性入侵植物紫茎泽兰(Ageratina adenophora)在原产地及我国的分布点和环境因子数据, 结合生态位分析及物种分布模型, 分析了紫茎泽兰入侵至我国后其气候生态位的时空变化特征、地理分布格局变化及其限制因子。结果表明: (1)紫茎泽兰入侵至我国后其气候生态位在时间和空间上虽略有扩张, 但仍保持较高的稳定性。尤其是入侵的初始阶段(1980年之前)稳定性最高(NS = 0.995), 此后其气候生态位的稳定性逐渐降低, 具体表现为该植物在中国更倾向于分布在潮湿(高最暖季降水量)、寒冷(低最干季平均温)且平均日较差低的生境。(2)过去50年里紫茎泽兰的适宜分布范围显著增加(151.77%-271.14%), 且其适宜分布区的重心在2010年之前表现出向东北(贵州西南部、四川南部)扩散的趋势, 2010年以后表现出向西南(云南北部、贵州北部)扩散的趋势。在扩散过程中, 该物种的气候生态位稳定性也表现出随着纬度的增加而逐渐降低的趋势。(3)未来气候变化情景下, 紫茎泽兰的适宜分布范围将进一步增加(111.97%), 到2040年该物种基本可以扩散至其整个潜在适宜分布区, 仅在藏东南地区有小范围的适宜生境受扩散限制无法达到。