庐山冬季土壤动物群落及功能群对毛竹扩张的响应

毛竹(Phyllostachys pubescens)是庐山自然保护区内的主要植被类型,近年来其向周围森林的扩张造成了许多生态问题,而日本柳杉(Cryptomeria japonica)是受毛竹扩张影响最为严重的林分之一。土壤动物是森林生态系统的重要组成部分,不同食性的土壤动物组成不同的功能群,参与土壤物质循环过程并扮演重要角色。研究在庐山自然保护区设置毛竹纯林、日本柳杉纯林和毛竹-日本柳杉交错带3个样地,采用Tullgren干漏斗法观察在庐山湿冷的冬季时期毛竹扩张对土壤动物群落的影响。结果表明:毛竹纯林土壤动物群落与土壤pH值、速效钾含量较相关,而毛竹-日本柳杉交错带和日本柳杉纯林土壤动物群落则与速效磷、全磷、有机质等养分指标较为相关;多样性特征与PCA分析表明毛竹纯林的土壤动物群落与日本柳杉纯林和毛竹-日本柳杉交错带差异较大,后两者相似性更高,交错带的土壤动物类群分布更均匀;甲螨亚目、弹尾目和中气门亚目是主要的优势类群;毛竹入侵带来的有机质含量变化,使得腐食类土壤动物数量先增后减,捕食类土壤动物比例先降后升,中气门亚目由于其响应快、适应强而数量逐渐增加;毛竹-日本柳杉交错带土壤动物个体数、类群数量少,可能是由于处于相互干扰阶段,存在干扰关系的原因。

庐山不同海拔植物季节水分利用策略

为探讨在气候变化下不同海拔植物对水分的响应及植物适应性变化,选择庐山不同海拔自然演替中典型树种山鸡椒(Litsea cubeba)、蜡瓣花(Corylopsis sinensis)、山茶(Camellia japonica)和老鼠矢(Symplocos stellaris)为研究对象,采用氢氧同位素技术,基于Iso-source模型量化水源贡献比例。结果表明:(1)土壤水、植物水的δD值呈现不同的季节特征,表现为旱季δD值比雨季更加贫化;土壤水、植物水δD值的海拔效应不明显,土壤水δD值总体呈现出表层富集而深层贫化。(2)随着海拔升高,植物主要水分来源存在差异。在雨季,山鸡椒对表层(0—10 cm)土壤水分的比例呈现逐渐增加趋势,山茶对下层(30—50 cm)土壤水的比例逐渐增大,在旱季,蜡瓣花对表层土壤水的吸收比例逐渐降低。(3)植物的主要水分来源存在季节性差异,且不同海拔的同种植物表现不一。海拔1287 m区,雨季表层(0—10 cm)土壤水分对蜡瓣花的贡献率为68.50%,旱季仅占9.00%,而对山茶的贡献率从3.10%变为76.50%;海拔1078 m区,随雨旱交替,山鸡椒从均匀(0—50 cm)吸收土壤水变为优先利用表层(82.20%)给土壤水,蜡瓣花从主要吸收利用上层(0—20 cm,74.40%)土层变为均匀用水,山茶主要从深层转为上层(66.18%),老鼠矢从下层转向表层(86.40%);海拔884 m区,在雨季,山鸡椒、山茶、老鼠矢主要水分来源分别是10—40 cm(88.20%),40—50 cm(91.80%)和0—50 cm,但旱季均优先利用表层。(4)土壤表层水对山茶具有一定贡献,但其贡献比例比山鸡椒、蜡瓣花、老鼠矢低,40—50 cm土壤水是其主要来源,与其他树种保持协调生长;但其他3种树种存在一定的水分竞争,且不同海拔的竞争程度不一。综上所述,植物水分来源存在海拔差异、季节效应以适应不同环境因子的限制,山茶具有与山鸡椒、蜡瓣花、老鼠矢协同的水分利用模式,山鸡椒、蜡瓣花、老鼠矢三者间存在水分竞争,且在各个海拔的竞争程度不一。本研究对亚热带地区生态系统树种配置及保护、庐山植被生态水文耦合模型的建立提供科学的理论参考。

庐山日本柳杉早材与晚材年轮宽度对气候变化的响应

【目的】研究庐山日本柳杉早材、晚材宽度与温度、降水量的相关关系,以揭示日本柳杉早材、晚材径向生长对气候的响应规律,了解这一区域气候变化对森林生态系统的影响,并为未来气候变化条件下日本柳杉的保护和造林区域选择提供依据。【方法】以庐山自然保护区的人工林针叶树种日本柳杉为研究对象,采用树木年轮学的方法对日本柳杉进行了树芯样品取样和处理,并建立早材、晚材标准年表,将树木标准年表与庐山地区的气候要素进行相关性分析。【结果】(1)早材年表各项统计特征均优于晚材年表,相比于晚材的径向生长,早材径向生长对月均温变化更加敏感。(2)该地区年均温度、年降水呈现显著增加的趋势,除了8月份以外,各个月份均温呈上升的趋势。(3)日本柳杉径向生长主要受温度影响,日本柳杉早材生长过程中气温的滞后效应尤为明显,夏季(7月)高温不仅阻碍当年早材年轮宽度的生长,还会影响到下一个生长季早材的形成。生长季时期(4-7月)降水量的增加有利于早材、晚材年轮的形成。【结论】不同季节温度、降水量变化影响早材、晚材年轮形成与生长。在未来气候变暖的背景下,庐山地区日本柳杉林可能出现生长下降的现象。

庐山杉木林与黄山松林的土壤层水源涵养能力和土壤侵蚀敏感性探究

森林的水土保持效益包含水源涵养能力和土壤的侵蚀敏感性,为探讨基于坡面尺度林分因子对水土流失的影响,进一步揭示森林植被的水土保持效益机制,采用环刀法、EPIC模型等分别计算黄山松林、杉木林的水源涵养能力和土壤侵蚀因子。结果表明:(1)黄山松林的土壤容重在垂直剖面无明显差异,变化范围为0.66~1.10 g/cm^(3);杉木林的容重(0.92~1.21 g/cm^(3))则呈现中下层(40—80 cm)大于中上层(0—40 cm)。黄山松林上层(0—20 cm)土壤的最大持水量极显著大于杉木林。土壤的毛管持水量、总孔隙度、毛管孔隙仅在10—20 cm土壤层表现为黄山松林大于杉木林。(2)土壤饱和贮水量变化范围分别为51.92~59.07 mm(黄山松),48.44~54.78 mm(杉木),10—20 cm层的黄山松土壤层显著大于杉木(59.07 mm>48.87 mm,P<0.05);土壤的最大吸持贮水量呈现一致的规律。(3)仅在10—20 cm土层,黄山松的黏粒含量、粉粒含量(0.44%,15.43%)显著高于杉木林(0.19%,9.6%),其余土层的土壤粒径分布无显著差异。(4)土壤的敏感性则呈现0—80 cm的土层深度内2种林分并无显著的差别(P>0.05)。基于上述的水源涵养能力指标发现黄山松林的土壤更具有优势,而在土壤侵蚀敏感性上二者无明显的差异;在适合的立地,栽植黄山松能更好发挥水土保持效益。

庐山常绿落叶阔叶混交林土壤AM真菌资源及其分布特征

【目的】探究庐山常绿落叶阔叶混交林土壤AM真菌群落多样性及分布特征,为推动其地下AM真菌资源的开发利用提供理论基础。【方法】以庐山典型常绿落叶阔叶混交林5种常见树种[(杜鹃(Rhododendron simsii)、蜡瓣花(Corylopsis sinensis)、山橿(Lindera reflexa)、女贞(Ligustrum lucidum)、榆树Ulmus pumila)]根际土壤丛枝菌根真菌(AM真菌)为材料,通过孢子形态学鉴定方法研究其多样性特征、影响因素及分布特征。【结果】从庐山常绿落叶阔叶混交林中鉴定、分离出55个AM真菌类群,其中包括2个广布种、10个常见种与43个稀有种(按优势度水平划分),其中无梗囊霉属(Acaulospora属,24种)和球囊霉属(Glomus属,18种)为优势属。此外,不同树种根际AM真菌孢子密度、物种丰富度、Shannon指数、Pielou均匀度指数等指标差异总体上不显著(P>0.05),且群落相似度系数较高,其中山橿(L.reflexa)与蜡瓣花(C.sinensis)根际AM真菌群落相似度系数最高(73.85%)。不同树种根际AM真菌种属分布存在差异,其中稀有内养囊霉(Entrophospora infrequens,稀有种之一)只在山橿根际有所发现,稀有种球囊霉17(Glomus.17)只在杜鹃(R.simsii)根际发现,稀有种亮色盾巨孢囊霉(Scutellospora fulgida)只在女贞(L.lucidum)根际发现,稀有种扭形伞房囊霉(Corymbiglomus tortuosum)只在蜡瓣花根际发现。不同树种根系侵染率水平存在显著差异(P<0.05),从高到低依次为蜡瓣花(45.72%)、榆树(U.pumila)(38.60%)、杜鹃和女贞(31.67%)、山橿(29.73%)。通过典范对应分析(CCA)发现土壤因子(全磷、全氮、氨态氮、硝态氮、有机质、pH和含水率)对土壤AM真菌群落变异的解释度为7.29%,而消除趋势对应分析(DCA)分析发现植物种类对土壤AM真菌群落变异的解释度为15.72%。【结论】庐山常绿落叶阔叶混交林土壤AM真菌是以稀有种为主的分布模式,该模式下的AM真菌及分布受宿主植物与土壤养分影响较小。

夏季庐山常绿阔叶林4种常见植物根际AM真菌分布特征

为了探索夏季庐山常绿阔叶林土壤丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)资源分布特征,推动其地下AM真菌资源的开发利用。研究基于孢子形态学分类方法对夏季庐山典型常绿阔叶林中4种常见植物(老鼠矢Symplocos stellaris、檵木Loropetalum chinense、连蕊茶Camellia fraterna、山胡椒Lindera glauca)根际土壤AM真菌群落的分布特征进行调查。结果表明:共分离、鉴定出44个AM真菌物种,其中包括4个优势种AM真菌、5个广布种AM真菌、12个常见种AM真菌与23个稀有种AM真菌。(1)不同植物根系侵染率之间存在显著差异,同时根系侵染率与优势种和广布种AM真菌的孢子密度和物种丰富度均呈正相关,与常见种和稀有种AM真菌的孢子密度和物种丰富度则呈负相关,但均不显著;(2)不同植物根际总AM真菌孢子密度不存在显著差异,但AM真菌物种丰富度存在显著差异;此外,不同植物根际只有常见种AM真菌的孢子密度不存在显著差异,也只有广布种和稀有种AM真菌的物种丰富度不存在显著差异;(3)不同优势度AM真菌的孢子密度之间和物种丰富之间均存在负相关,但只有优势种AM真菌的孢子密度与常见种和稀有种AM真菌的孢子密度存在显著负相关;(4)AM真菌分布受土壤养分(全氮、全磷、全钾、氨态氮、硝态氮)、pH和水分影响较小,但受土壤氮影响相对较大;不同优势度AM真菌受土壤养分、pH和水分影响程度不同,影响程度从大到小依次为稀有种AM真菌、常见种AM真菌、广布种AM真菌和优势种AM真菌。在夏季庐山常绿阔叶林中,常见植物与AM真菌的共生模式可能是以优势种AM真菌和广布种AM真菌共生为主,以常见种AM真菌和稀有种AM真菌补充共生的共生模式。在该共生模式下,植物根际AM真菌资源较为丰富且分布不均;AM真菌与植物共生程度由不同优势度AM真菌共同决定;不同优势度AM真菌之间相互影响较弱;AM真菌受土壤养分(全氮、氨态氮、硝态氮、全磷、全钾)、pH和水分影响较小,但不同优势度AM真菌受土壤养分、pH和水分影响程度不同。

杉木取代阔叶林后林下水源涵养功能差异评价

为研究杉木人工林取代常绿落叶阔叶混交林后土壤水源涵养能力的变化,采用室内浸水法和环刀法分别研究杉木纯林和常绿落叶阔叶混交林的枯落物与土壤的持水特性。结果表明:(1)枯落物平均蓄积量表现为常绿落叶阔叶混交林(3.42 t/hm^2)>杉木纯林(3.12 t/hm^2),枯落物平均厚度表现为杉木纯林(9.17 cm)>常绿落叶阔叶混交林(5.42 cm)。(2)最大持水量表现为常绿落叶阔叶混交林(6.23 t/hm^2)>杉木纯林(5.57 t/hm^2),最大持水率也表现出相同的规律,即常绿落叶阔叶混交林(184.40%)>杉木纯林(179.50%);有效拦蓄量表现为常绿落叶阔叶混交林(4.48 t/hm^2)>杉木纯林(4.13 t/hm^2),最大拦蓄量表现为常绿落叶阔叶混交林(5.41 t/hm^2)>杉木纯林(4.97 t/hm^2)。(3)枯落物层的吸水量与浸水时间符合对数函数Q=aln(t)+b,而吸水速率与浸水时间符合指数函数V=at^b,常绿落叶阔叶混交林的蓄水能力强于杉木纯林。(4)土壤水分最大吸持贮水量表现为常绿落叶阔叶混交林(43.58 mm)>杉木纯林(41.88 mm),可以看出常绿落叶阔叶混交林内的土壤可以更好地为植被提供良好的水分供其生长;土壤水分最大滞留贮存量表现为常绿落叶阔叶混交林(8.20 mm)<杉木纯林(10.22 mm),即杉木纯林内的土壤具有更好的涵养水源能力。从枯落物最大持水量、有效拦蓄量以及土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度等多个因素的计算综合推断可知,杉木人工林水源涵养能力优于常绿落叶阔叶混交林。

树皮穿透剂搭载药剂防治松褐天牛幼虫试验

松材线虫Bursaphelenchus xylophilus是多种松树死亡的致命因素[1],传播媒介主要为松褐天牛Monochamus alternatus Hope[2]。采用天敌昆虫释放、林间化学防治、林冠飞机喷雾、清理死树、成虫诱捕等方法[3-6]能短期控制松褐天牛成虫,无论是天敌还是药剂都较难进入树体,大量幼虫仍可危害成灾。故急需开展针对幼虫的防控试验,以探寻更有效措施。

退化红壤植被恢复团聚体及化学计量特征

为了探究不同植被恢复模式对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)分配格局及其生态化学计量特征的影响,为红壤侵蚀区的植被恢复措施及生态治理模式优化提供科学依据,以江西省泰和县红壤严重退化地为研究对象,对研究区马尾松纯林、湿地松纯林、木荷纯林、马尾松木荷混交林(马木混交林)以及湿地松木荷混交林(湿木混交林)5种植被恢复模式0—20,20—40cm土层不同粒径水稳性团聚体C、N、P分配格局及其化学计量特征进行了研究。结果表明:(1)0—40cm不同粒径团聚体分别占总重56.34%(>2mm),30.01%(0.25~2mm),7.14%(0.053~0.25mm),6.54%(<0.053mm),各植被恢复模式土壤水稳性团聚体含量随着粒径的减小而降低,且差异显著(p<0.05),马木混交林>2mm土壤水稳性团聚体含量显著高于其他恢复模式(p<0.05);(2)各植被恢复模式土壤C、N、P含量以马木混交林及湿地松纯林较高,水稳性团聚体C、N、P的含量总体随着粒径减小呈升高的趋势,以较小粒级养分含量较高,且存在显著差异(p<0.05);土层间C、N含量差异显著,P无显著差异,C∶N、C∶P及N∶P存在显著差异(p<0.05);粒径间C∶N、C∶P及N∶P存在显著差异;土壤团聚体C、N与C∶N、C∶P、N∶P均呈极显著相关关系,N∶P值较高且P与N∶P存在显著负相关性(p<0.05);(3)土壤C、N与土壤团聚体C、N含量显著相关(p<0.05),土壤团聚体C、N与土壤容重及含水率存在极显著相关性(p<0.01)。研究结果表明,不同植被恢复模式对土壤养分的改善作用主要集中于表层土壤;土壤团聚体养分对土壤养分状况具有指示作用,且土壤团聚体养分保持能力与土壤物理性质有关;研究区植被生长限制因素以P限制为主且大团聚体和微团聚体受P限制作用更严重;马木混交林较其它植被恢复模式对土壤质量和结构提升均具有显著作用。

桃红岭杜衡性状变异性及其对珍稀中华虎凤蝶保护的启示

【目的】同一种植物因在不同环境下发生而出现性状变异,研究这种变异能提高对植物响应环境变化的适应机制的理解。桃红岭中华虎凤蝶幼虫专性地以多年生草本植物杜衡叶片为食。该植物在当地呈零散分布,包括高海拔与低海拔两个种群,而该蝴蝶目前仅占据高海拔的少数寄主斑块。研究通过比较当地杜衡种群间的形态性状,揭示植物性状变异性与关联性,阐明性状变异(如来自叶部)对中华虎凤蝶的可能影响,并以此从寄主资源人工干预等角度提出与蝴蝶保护相关的启示。【方法】采用样线法,沿线记录杜衡植株位置、叶片数等信息,现场或带回室内测量每株地上(叶部)、地下(根、根状茎)营养器官与繁殖器官(花、种子)形态指标,用网格法测量叶面积。并通过计算各性状的变异系数(CV)与性状间的Spearman秩相关系数(r),分析性状变异性与关联性。【结果】桃红岭杜衡地上、地下营养器官性状变异均接近高水平(CV≥0.5),而繁殖器官性状则均为弱变异(CV<0.2)。相应地,繁殖器官性状间关联性均很强(r≥0.8),而营养器官性状间关联性则不确定。如蝴蝶非占据区少数性状间显著关联,而占据区则无性状关联(r<0.3),这表明杜衡繁殖器官性状稳定、保守,而营养器官性状则趋向变异,反映出该植物对桃红岭环境变化采取了宽幅适应或生态位策略。发现植物地上部分或繁殖器官性状均与地下部分性状(根状茎长与直径、侧根数等)显著关联,表明地下部分生长会影响到其他部位,相互间存在协变关系。但与非占据区不同,蝴蝶占据区地上部分株高与地下部分性状关联不显著,说明这种协变关系可能因环境压力而变化,反映了该植物生存策略调整与适应能力。在桃红岭,杜衡的低海拔种群较高海拔种群叶面积大,但种群间差异未达显著水平(P>0.05),且其他叶部性状也存在同样情况,表明寄主资源斑块是否被中华虎凤蝶选择、占据,与叶部功能性状变异性无关。【结论】当前蝴蝶未占用的寄主资源斑块具备支撑蝴蝶发生的潜力,建议以人工干预(如蝴蝶个体引入)方式,尝试在未占据斑块建立小种群,这将扩大这种稀有蝴蝶的种群规模,从而缩短恢复时间,减缓未来气候变暖、干旱化的影响。

庐山地区大气降水中稳定同位素变化特征

氢氧稳定同位素技术被广泛用来研究水循环过程中的水汽来源、水量平衡及不同水体间的补给关系。以2016年4月至2017年4月在庐山地区三个不同研究点(庐山西北面莲花镇,山顶牯岭镇和东南面海会镇)采集的102个次降水样品同位素资料为基础,应用线性回归分析和对比分析等方法,对庐山地区大气降水中氢氧稳定同位素和氘盈余的时空分布特征及大气水汽来源进行了研究。结果发现:庐山地区夏半年降水中的稳定同位素值δ18O平均值(-6.1‰)小于冬半年(-4.8‰);氢氧同位素特征和氘盈余呈现明显的季节差异;平均氘盈余值(10.6‰)大于全球大部分地区的评估值(10.0‰);当地大气降水线(LMWL)δD=7.45δ18O+8.36与全球大气降水线(GMWL)δD=8δ18O+10相比,其斜率和截距均偏小。结合HYSPLIT后向轨迹模型分析同位素特征发现,庐山地区大气水汽夏半年主要来源于低纬度南海和印度洋,冬半年来自于干燥的华北和西北内陆;局地水汽影响和地理位置差异导致了降雨同位素特征的空间差异性。本研究可为今后展开庐山地区水循环过程的研究提供科学依据。

庐山不同海拔日本柳杉年轮宽度对气候因子的响应

以庐山自然保护区3个不同海拔样地采集的138根日本柳杉样芯为研究材料,利用树木年轮学方法分析其径向生长与季节和月气候因子的响应关系。结果表明:低海拔处日本柳杉径向生长对气候因子的响应相比于中、高海拔更敏感;中、低海拔径向生长与春季相对湿度呈显著正相关(P<0.05),低海拔径向生长与春季日照时数、夏季均温呈显著负相关(P<0.05),而中海拔径向生长与夏、秋季均温呈显著负相关(P<0.05);高海拔径向生长与各个季节气候因子表现出一定的相关性,但相关性不显著;3个海拔径向生长均与当年1月均温呈显著正相关(P<0.05),中、低海拔径向生长与上年7月及当年7月均温呈显著负相关(P<0.05),高温会抑制树木的生长,低海拔径向生长与当年4月空气相对湿度、降水量呈显著正相关(P<0.05),与当年4月日照时数呈显著负相关(P<0.05),随海拔的升高相关性降低;庐山日本柳杉径向生长与主要气候要素之间的相关性呈现出明显的季节性,日本柳杉径向生长主要受上年7及7月均温和4月空气相对湿度的影响,海拔是影响日本柳杉径向生长对气候因子响应的重要因素,最终建立的标准年轮宽度年表适合进行树木年轮气候学的研究。

庐山常绿阔叶林常见树种根际球囊霉素相关土壤蛋白分布特征及其影响因素

庐山森林具有明显的纬度地带性特征,常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林是庐山中部区域常见的森林类型,对于庐山生物多样性及生态服务功能有重要意义。球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)的动态变化是评价和指示森林土壤质量的重要指标之一,探明庐山森林GRSP分布特征及其影响因素,对于提高森林土壤质量具有指示意义。以庐山自然保护区常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林作为研究区域,选取该区域南北坡9种优势树种杜鹃(Rhododendron simsii)、蜡瓣花(Corylopsis sinensis)、山橿(Lindera reflexa)、女贞(Ligustrum lucidum)、榆树(Ulmus pumila)、老鼠矢(Symplocos stellaris)、檵木(Loropetalum chinense)、山胡椒(Lindera glauca)、连蕊茶(Camellia cuspidata)根际土壤为研究对象,检测根系丛枝菌根(AM)真菌侵染率、孢子密度、总GRSP(T-GRSP)和易提取GRSP(EE-GRSP)含量及其与土壤理化性质的关系。不同优势树种间GRSP含量存在一定差异,EE-GRSP和T-GRSP均以蜡瓣花最高,分别为1.5和5.45 mg·g^(-1);老鼠矢最小,分别为1.12和4.07 mg·g^(-1),但二者比值在各树种间无差异。同一树种北坡T-GRSP均显著高于南坡(P<0.05)。T-GRSP和EE-GRSP与土壤有机碳的比值分别为13.08%和3.62%,且南坡的蜡瓣花和山橿均显著高于北坡(P<0.05)。AM真菌平均侵染率达35.43%,平均孢子密度为117.2个·10 g^(-1)干土。GRSP与全氮、有机碳、含水率及侵染率呈极显著正相关(P<0.01)。在庐山选取的9种优势树种均检测到AM真菌侵染及GRSP分布,且GRSP含量与多个土壤因子密切相关,可作为反映庐山森林土壤质量的有效指标,补充和完善了庐山森林土壤环境的评价指标体系。

基于地理、寄主隔离的珍稀虎凤蝶属Luehdorfia种、亚种关系研究

亚洲特有属虎凤蝶属Luehdorfia祖先54Ma前出现,较多数凤蝶古老,但该属种数却相对较少,且种、种下分类仍具争议,而研究物种形成过程的相关事件(隔离)或许能提供更多有用证据。考虑其地理分布特殊、幼虫寡食性(限于马兜铃科Aristolochiaceae少数植物),本次在系统采集该属蝶种及其野外寄主植物全球地理发生点数据基础上,试图从寄主隔离、地理(含地形)隔离分析上探讨各姊妹种关系。研究结果表明:①波氏虎凤蝶L.bosniackii除种名外无其他记录,推断为假种名;②在经纬度地理上,中华虎凤蝶包含太白虎凤蝶、周氏虎凤蝶而聚成一支,乌苏里虎凤蝶与日本虎凤蝶交集而成另一支。但从地形隔离、寄主隔离角度,发现太白虎凤蝶可能更早分化成一支,而其他种则关系错综复杂;③虎凤蝶种下分化(亚种形成)可能受其地方性寄主适应性利用策略化与新旧寄主间的地理/地形隔离两种力量驱使。如中华虎凤蝶以细辛为食种群倾向于地形复杂区(高海拔)发生,而以杜衡为食种群则在地形平坦区(<300m)发生,分化形成指名亚种与李氏亚种。乌苏里虎凤蝶5个亚种的形成可能也主要受这两种隔离作用的驱使。而日本虎凤蝶可能受岛屿面积限制,隔离作用不明显。为此,提出太白虎凤蝶为最先分化或最原始类群的假说;而对于周氏虎凤蝶与中华虎凤蝶相似性高,生态位分化低,与其他种的寄主相似性系数最高,建议在开展虎凤蝶亲缘地理学研究同时,仍需加强野外调查研究,如野外资源选择、生境需求试验及环境生态位分化研究,为该IUCN红色名录与国家重点保护种的保护网络的构建、运行提供更多可参考依据。

入侵种红棕象甲棕榈种群的肠道菌及纤维素降解能力研究

新近发现重要检疫害虫红棕象甲转移为害本土棕榈树,严重威胁当地农林生态系统。“共生入侵”假说认为入侵害虫与其共生菌(尤其肠道微生物)存在共生关系,驱使着入侵扩散进程。据此,本次以红棕象甲棕榈种群肠道菌为研究对象,通过与原引入的加拿利海枣种群、人工饲料种群的肠道菌数量、组成对比,揭示红棕象甲新种群的肠道菌变化特征。并进一步以纤维素降解菌为检测对象,比较分析不同食源种群的纤维素降解菌功能群差异,及其降解能力。以营养琼脂培养基和羧甲基纤维素钠培养基培养,检查菌落生长,结果发现来自不同食源的红棕象甲肠道菌差异较大:(1)加拿利海枣种群肠道菌丰富度最高,而棕榈种群肠道菌丰富度相比下降了近50%;(2)棕榈种群肠道纤维素降解菌中,缺失一些强降解力菌株(如AM、BR、BS),导致其与加拿利海枣种群相比,降解能力明显下降。而通过形态、理化性状相似性比较,并基于16rDNA序列构建系统发育树,初步鉴定菌株AV(AM)、D(U)、BR分别为Bacillus cereus、Klebsiella variicola、Bacillus pumilus纤维素降解菌。除了食源外,红棕象甲肠道菌也因虫态不同而异,其中成虫肠道菌最丰富,其次为幼虫,而蛹期仅检测到少量菌株。以上结果说明,红棕象甲转移到本土棕榈树为害后,其定殖、建群可能需要经历一个比预期时间更长的适应期才可能稳定。预示红棕象甲侵入新区后,早期防控工作应重视跟踪监测与点上防治的结合,争取在其定殖瓶颈阶段将种群压到最低。

入侵害虫红棕象甲转移为害本土棕榈树的风险评估

为评估入侵害虫红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus对本土农林生态系统的风险,于2016—2019年采用受害植株调查和成虫诱捕的方法跟踪监测该虫在加拿利海枣Phoenix canariensis引种点及周边1 600 m半径范围内本土棕榈Trachycarpus fortune上的发生情况,并对来自野外加拿利海枣与棕榈上的成虫形态及繁殖力进行比较。结果显示,红棕象甲可随加拿利海枣引种定植而入侵当地生态系统,当其在加拿利海枣上暴发成灾后,还能转移到周边棕榈上继续为害,红棕象甲为害致死的棕榈植株数随着引种植物死亡数的增加而增加。野外加拿利海枣与棕榈上红棕象甲成虫的体重、体长以及按雌雄1∶1配对交配后的产卵量、孵化率相当,但棕榈种群雌虫的翅展较加拿利海枣种群明显变短,表明红棕象甲转移取食本土棕榈后可成功定殖、建立种群,且适合度并未降低。雌虫翅展变短可能与该入侵种表型可塑性有关,反映出其对棕榈的快速适应与进化,表现为"前适应"策略。考虑红棕象甲成虫飞行能力强,建议调高棕榈分布省份该虫的风险预警等级、调整防控策略,开展跟踪监测以了解入侵地实情。

噻虫啉飞机喷雾防治松褐天牛现状与应用展望

松褐天牛是促使松材线虫病广泛传播的主要媒介,如何压低林间种群是当前防控的主要挑战之一。近年来,林区飞机喷雾防治(飞防)松褐天牛兴起,覆盖我国12个省份27个市,以喷施噻虫啉为主。飞防速度快、覆盖面大,较常规方法优势明显。然而,噻虫啉飞防效果与风险仍备受关注。文中简要回顾国内外林区飞防发展历程;基于前期噻虫啉药效、残留实验结果,结合飞防自身问题与我国噻虫啉飞防现状,及松褐天牛与美国白蛾等林业害虫飞防案例对比,综述噻虫啉飞防松褐天牛所面临的挑战与问题,提出后续研究中需结合林区飞防实际,在剂型选用、种群长期压制、生物多样性风险等方面深入研究,以出台专门技术规程,促使噻虫啉飞防技术改进,实现科学飞防。

发现入侵害虫红棕象甲转移为害本土树种棕榈

入侵害虫红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus Oliver是我国2013年发布的14种林业检疫性有害生物之一,自1997年首次在广东中山发现以来,已扩散到15省63县区,严重为害棕榈科(Palmae)绿化树种。该虫主要随加拿利海枣Phoenix canariensis Chabaud、华盛顿棕榈Washingtonia filifera(Lind.ex Andre)H.Wendi.等外来寄主树种的引种栽培而远距离传播,一直被认为对本地树种无为害风险。然而,2016年,笔者首次发现该入侵害虫从加拿利海枣引种苗圃地(2013年)逃逸并转移到附近本土树种棕榈Trachycarpus fortunei定殖为害。为弄清其转移为害状况,本次对该苗圃地周边1.5km范围内的棕榈树资源、受害、红棕象甲成虫数量(诱捕法)等进行调查,并对比分析原寄主与新寄主种群形态学、生物学参数。结果表明:①调查范围内有棕榈树270株,红棕象甲为害致死8株,为害率2.96%;②距加拿利海枣苗圃中心按50m、100m、200m、900m、1 600m梯度连续6周内诱捕成虫61头,Wilcox-text配对检验发现1 600m组明显小于50m、100m、200m组个体数量,但900m组与50m、100m组却在数量上相当,说明并不随距离增加而数量减少,以此推测900m点附近可能存在另一个类似的虫源地(如加拿利海枣苗圃或受害死树);③对原寄主(加拿利海枣)与转移新寄主(棕榈)种群参数比较(t-test),发现雌雄成虫形态指标(如体重、体长、翅展)均差异不显著,但雌雄性别间都差异显著,此外,比较雌虫产卵量与孵化率也同样差异不显著。以上结果说明红棕象甲自身扩散能力较强,单个虫源地可能至少能对1.5km范围内的棕榈科树种形成威胁,因而及时开展源头防控(包括植物检疫、虫源地防控等)应成为关键措施。另外也说明红棕象甲寄主适应能力强,转寄主取食对种群影响不明显,从而易借助本土棕榈树种(调查区资源丰富)而定殖建群,进入当地林业生态系统,形成长期威胁与风险。因此,亟需在受害区开展围绕棕榈科树种的种群调查与跟踪,掌握实际为害与损失,并长期监测其为害动态(如至少作为各地林业有害生物普查、专查重点),预防未来可能突发的生态灾难。

引种与本土棕榈科植物食料对入侵害虫红棕象甲种群参数的影响

随着棕榈科植物的广泛引种,入侵害虫红棕象甲[Rhynchophorus ferrugineus(Oliver)]已传播扩散到我国长江以北多个省份,严重威胁各地棕榈科植物生存。在江西农业大学周边,前期调查发现红棕象甲已转移到本土棕榈树上进行为害,并定殖建群,导致大量棕榈树死亡。但近期野外调查则遇见的新致死植株变少,推测红棕象甲转移扩散到棕榈树为害后,种群发生可能与原引种的加拿利海枣种群发生不同。为此,本次通过这两种不同寄主食料的室内饲养实验,探究它们对入侵害虫红棕象甲个体发育及种群参数的影响。从野外采集成虫和茧苞,室内羽化后将成虫进行1:1配对,让其交配、产卵,用新孵化幼虫进行室内饲养实验,分两个处理组,分别用引种的加拿利海枣与本土的棕榈树粉碎食料饲养,定期测量幼虫体重、体长、头壳宽以及羽化后成虫的体长、体宽、喙长等形态指标,记录雌雄性比,并同样地对新羽化成虫按1:1配对、交配,记录产卵量。用TWOSEX-MSchart软件计算生命表参数。结果显示棕榈树食料饲喂后,红棕象甲的个体发育、种群参数大多劣于加拿利海枣组,主要表现为以下情况。(1)棕榈组平均幼虫期为82.6 d,较加拿利海枣组76.67 d延长,幼虫发育至成虫的平均历期为118.8 d,也显著较加拿利海枣组102.52 d延长。(2)不同食料组的成虫体重、体长、体宽、喙长,及单雌产卵量等指标差异不显著。(3)两种不同食料饲养组种群参数均有差异,如内禀增长率、净增长率、周限增长率、平均世代时间加拿利海枣分别为0.0345、47.2、1.035、111.592,均优于棕榈组的0.0242、23.833、1.0245、131.137。以上结果说明入侵害虫转移扩散到本土棕榈树为害后,尽管个体发育指标变化不大,但发育历期延长,种群参数较原入侵种群更差。这意味着红棕象甲在本土棕榈发生区定殖后,可能需要经历比预期更长的适应期,才可能建立稳定种群。期间,该入侵害虫需面临种群发生不利、数量下降等代价。

桃红岭中华虎凤蝶产卵、幼期存活依赖于杜衡资源与草丛生境

中华虎凤蝶(Luehdorfia chinensis Leech)是我国特有物种,较早列入IUCN红色名录与中国国家重点保护野生动物名录,其幼虫食性专一,且生境要求高,野外被限制在少数特定区域发生。限制作用除受其单一寄主来源驱使外,也受一些关键生境因子驱使,但具体机制仍不清楚。本次以江西唯一残存的桃红岭种群为例,探究蝴蝶产卵地选择及后续卵的孵化、幼虫存活与当地寄主植物杜衡及生境因子间的关系,及其可能的限制或驱使作用。在桃红岭,我们结合采用样线法,沿线以蝴蝶产卵的杜衡植株为中心,设立1m×1m样方,调查记录样方内寄主植物资源(株数、株高等)、植被类型、盖度、凋落物等指标。通过建立Logistic回归模型,应用模型选择和多模型推断(Model selection and multimodel inference)分析影响中华虎凤蝶产卵地选择、卵孵化与幼虫存活的关键因素。结果显示,样方杜衡叶片量对雌蝶产卵地选择表现出显著驱使作用,而灌木盖度、草本盖度及凋落物厚度则不利于产卵地选择,表现出显著负向作用。然而,草本盖度对于卵期发育则至关重要,是影响孵化率的唯一关键因子。不仅如此,除了受可利用寄主植物影响外,蝴蝶幼期发育与个体存活(存活率)也同样显著地受到样方草本盖度正向影响。以上结果说明,桃红岭中华虎凤蝶对产卵地选择严格,不仅要满足一定量的寄主植物资源要求,且对这些寄主资源的发生位置也有要求,偏好在开阔地段产卵。但从产卵期进入幼期(卵、幼虫)后,却要求发生地具备一定的草本覆盖,以提高孵化率、存活率,维持种群大小、存续。因此,桃红岭中华虎凤蝶的有效保护策略,至少需包含两方面内容:一是保护杜衡寄主资源;二是维持蝴蝶赖以生存的草丛生境及其物候变化。