青藏高原高寒草甸灌丛化对圆穗蓼昆虫植食作用的影响

灌丛化在青藏高原高寒草甸普遍存在,其发生的可能原因包括全球变暖、CO_(2)浓度增加、过度放牧和人类活动等。灌丛化对草地生态系统有正负两方面的影响,且该影响的方向和强度依赖于环境条件。虽然已有诸多研究探讨了灌丛化对草地生态系统的影响,但其对昆虫植食作用的影响格局和机制仍不清楚。本研究以青藏高原高寒草甸常见物种圆穗蓼(Polygonum macrophyllum)为研究对象,通过比较不同盖度(0、50%、100%)的金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛下圆穗蓼的昆虫植食作用,探究了灌丛化对昆虫植食作用的影响,以及这种影响如何随气候和土壤条件变化而变化。结果表明:(1)圆穗蓼昆虫植食作用随灌丛盖度增加而增强;(2)灌丛化对圆穗蓼昆虫植食作用的影响在年均温低、土壤有效磷含量低、土壤碳含量和氮含量高的情况下更显著。本研究揭示了灌丛化对青藏高原高寒草甸生态系统中圆穗蓼昆虫植食作用的影响,并进一步揭示这种影响具有环境依赖性。这一结论为探究灌丛化对草地昆虫植食作用的影响提供了证据,对于认识和科学管理青藏高原灌丛化草地具有重要的现实意义。

纬向不同地理种群栓皮栎虫食特征及其与气象因子的关系

昆虫对叶片的取食是植物群落的普遍特征,为了探讨纬度和气象因子对虫食作用的影响,本文调查了我国纬向6个地理区域（北纬26°～40°,约跨14°）栓皮栎叶片虫食特征及分布格局,结果表明：（1）不论成年树还是幼树栓皮栎,叶片虫食率和虫食频度随纬度的减小呈显著增加的趋势（P≤0.05）;（2）比较各地理区域虫食结构特征发现,随纬度的减小,成年树和幼树栓皮栎其未受虫食叶片的比例逐渐减少,甚至趋于0,而受中、强度虫食（〉25%）的叶片的比例逐渐增加;即低纬度地区具有更强的虫食作用;（3）除了低纬度样点（湖南城步）外,其余各区域栓皮栎叶片其虫食程度主要集中在0.5%～5%;（4）双因素方差分析表明栓皮栎在不同个体发育阶段受虫食作用存在显著差异,总体表现出幼树叶片虫食率显著高于成年树（P〈0.05）;（5）不同地理区域栓皮栎成年树及幼树叶片的虫食率、虫食频度与年降雨量呈显著正相关（P〈0.05）,而与年均温无显著相关关系;同时,成年树和幼树叶片的虫食频度与极端最低温呈显著正相关（P〈0.05）。

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=0.010)显著低于原产地种群,分枝强度(+357.9%,P<0.001)、比茎长(+62.2%,P<0.001)、比叶面积(+13.6%,P<0.001)和叶毛密度(+221.9%,P=0.002)显著高于原产地种群。综上,入侵植物会通过改变生长性状而不是防御性状以响应专食性-广食性天敌比例的连续性变化。该结果为探究入侵植物生长防御进化提供了新的研究思路与证据。

褐飞虱对水稻苗期生长及地下部土壤活性碳氮的影响

地上部植食者对地下部土壤生态系统的影响引起了陆地生态学者的浓厚兴趣。报道了盆栽条件下褐飞虱取食不同品种水稻后对水稻苗期生长和土壤活性碳氮的影响。土壤活性碳氮水平的评价采用了土壤微生物生物量碳和氮、可溶性碳和氮及无机氮等指标,它们是反映土壤生态过程的重要变量。结果表明,褐飞虱侵害降低了苗期水稻茎叶、根系的生物量及根冠比,并与水稻品种的抗褐飞虱能力存在交互作用。褐飞虱也显著影响土壤活性碳氮水平(P<0.05),并强烈依赖于水稻品种特性。一般的,褐飞虱导致感虫品种广四的土壤微生物生物量碳、可溶性碳下降,而对抗虫品种IR36的影响则相反。在褐飞虱的危害下,抗虫品种水稻对土壤微生物生物量氮、可溶性氮及硝态氮的促进程度较大。中感品种汕优63与汕优559在褐飞虱作用下对水稻茎叶、根系生物量及土壤活性碳氮的影响也不相同。汕优63的影响趋势与感虫品种广四一致,而汕优559的影响与抗虫品种IR36更接近。总之,土壤活性碳氮组分对褐飞虱危害的响应程度和趋势因水稻品种不同而不同,特别是抗虫品种在褐飞虱侵害时有利于土壤活性碳氮水平的维持,提高土壤生物活性,从而可能进一步促进土壤生态功能的发挥。

栓皮栎的综合利用

栓皮栎（Quercus variabilis）属壳斗科栎属植物,在我国森林中占据重要位置的就是以壳斗科树种为主组成的各种森林.其中栓皮栎更是在栎类植物中占据着举足轻重的地位.该树种分布广泛、适应性强,广泛分布于我国的各个地域之中,构成了这些地域的主要物种.其中就包括针阔混交林以及常绿阔叶林等.栓皮栎在典型的落叶阔叶林中是具有优势树种的,在暖温带地区栓皮栎林是较为稳定的森林生态系统之一.

植物防御策略及其环境驱动机制

植物与环境长期相互作用和生存竞争的过程中,为了抵抗不利环境,形成了一套完整的防御体系。植物一方面通过改变形态结构作为机械/物理防御策略,另一方面则在生理生化做出响应作为化学防御策略。在化学防御中,植物主要以次生代谢物及防御性酶等作为抵抗和响应病原菌、植食动物以及非生物环境胁迫的重要生化基础,而常以叶脉网络结构、茎/叶韧性、硬度及其纤维素、半纤维素和木质素含量等来增强机械防御能力。本文从机械防御和化学防御两个角度评述了植物的防御体系,并从生物侵害、气候因素和资源分配3个方面综合评述了植物防御策略及其环境作用机制。从植物防御角度出发,可以更深层次地理解和发掘植物与环境的内在联系并提供新的思路,为全面认识植物区域环境适应、抗虫种质资源选育以及科学营林等相关研究提供参考。

土著昆虫素毒蛾对入侵植物互花米草地理种群的选择性

外来植物入侵后会改变其对入侵地植食性昆虫的防御能力以应对入侵地生物环境的变化,因此,对土著昆虫防御能力变化的研究将有助于解释外来植物成功入侵的机制。互花米草(Spartina alterniflora)是广泛入侵中国东部沿海地区的外来植物,研究其入侵后对本地植食性昆虫的响应,可从一个侧面部分地回答其成功入侵的生态机制。利用Y型嗅觉仪,结合室内取食实验,我们比较了中国的土著昆虫素毒蛾(Laelia coenosa)对互花米草3个原产地种群和5个入侵地种群的选择偏好,这些种群分别来自美国的德克萨斯(Texas Point)、卡纳维拉尔国家海岸(Canaveral National Seashore)、佛罗里达大西洋大学(Florida Atlantic University),以及中国的唐海、天津、盐城、崇明、珠海。结果表明,虽然素毒蛾幼虫对互花米草不同地理种群叶片气味没有显著的选择偏好,但对原产地种群的取食相对选择系数显著高于入侵地种群,说明互花米草入侵地种群对素毒蛾的抵抗能力相对较强。这从某种层面上可以推测互花米草入侵中国东部沿海地区以后,其对植食性昆虫取食的防御能力有所增强,而这种能力将在一定程度上减少素毒蛾等入侵地植食动物对它的攻击。

土著昆虫素毒蛾在本地植物芦苇与入侵植物互花米草上的生活史

互花米草(Spartina alterniflora)入侵盐沼生态系统导致了土著广食性昆虫素毒蛾(Laelia coenosa)发生宿主转移。但是,目前对素毒蛾在互花米草和芦苇(Phragmites australis)上的生活史规律的比较尚未见报道,而此信息对评价素毒蛾能否持续利用互花米草具有重要的参考价值。为了明确素毒蛾在其原始宿主芦苇和外来新宿主互花米草上的生活史动态,我们在上海崇明长江口盐沼湿地中,对素毒蛾在芦苇和互花米草生境中的发生情况进行了系统调查。结果显示,虽然素毒蛾在芦苇和互花米草上均一年发生3代,并都以幼虫越冬,但在互花米草生境中,越冬代幼虫开始越冬的时间要比芦苇中晚20d左右,其他世代中的多个虫态在互花米草上持续出现的时间也比芦苇上延迟了约10 d。这些结果表明,互花米草入侵后素毒蛾在外来植物上出现的持续时间虽然发生了延长,但其年世代数未变化。我们推测素毒蛾在互花米草和芦苇上生长发育规律的差异可能受生境的资源可利用性及两种植物的营养与防御水平调控。

长期施肥对水稻生长和抗虫性的影响:解析土壤生物的贡献

合理施肥对保障土壤质量和粮食安全具有重要作用。有机肥促进土壤生物群落的发展已被认为是其优于化肥的重要方面,然而有机肥影响下的土壤生物群落对作物生长的贡献却了解甚少。了解土壤生物因素对作物抗虫性的贡献不仅可以揭示施肥影响土壤功能的生物调控机制,而且有助于制定土壤–作物的综合管理措施。本研究采集长期施用有机肥和化肥的水稻土,通过制备灭活与否的土壤悬液,在砂培条件下探究土壤生物群落对水稻生长及其抗虫性的影响。结果显示,土壤生物群落和施肥措施均极显著地影响了土壤养分含量(P<0.01)。土壤生物的存在降低了土壤铵态氮含量、水稻生物量、茎叶全氮含量以及褐飞虱(Nilaparvata lugens)生物量;增加了土壤硝态氮含量、水稻的根冠比及水稻根系全氮、可溶性糖以及酚类含量(P<0.05);同时,有机肥处理的土壤生物群落还能够促进水稻茎叶可溶性糖和酚类的合成。接入褐飞虱后,土壤生物群落的存在显著降低了水稻整体的全氮含量,促进了酚类的合成(P<0.05)。研究结果表明,土壤生物群落,尤其是有机肥处理的土壤生物群落,主要通过改变水稻养分向地下部的分配格局、增加根冠比、促进防御性代谢物质(如酚类)的合成来提高水稻地上部对害虫的抗性。