昆嵛山腮扁叶蜂种群发生机制研究
昆嵛山腮扁叶蜂种群发生机制研究
【摘要】： 昆虫作为森林生态系统的有机组成部分，在其他生物及非生物等外界因素干扰下，或者于森林生态系统功能退化或紊乱时，由于相关控制因子失调，其种群密度、结构及空间格局等会发生变化，进而引起森林生态系统控制力丧失，并最终导致虫害暴发和流行。因此，揭示森林病虫害种群发生机理，认识森林病虫灾害形成过程和原因，可为利用天然林生物多样性和生态系统结构实现对病虫灾害自我调控功能，完善森林有害生物生态调控理论，实现森林有害生物可持续控制提供科学依据。本研究基于40块永久标准地中植物和昆虫本底数据及一块2hm2样地中乔木调查结果，以昆嵛山天然赤松林（Pinus densiflora）生态系统中昆嵛山腮扁叶蜂（Cephalciakunyushanica）为研究对象，开展了昆嵛山森林生态系统立地因子、林分结构、树种组成、寄主相邻木、植物和昆虫多样性对昆嵛山腮扁叶蜂种群影响效应等研究；构建结构方程模型，揭示了昆嵛山腮扁叶蜂种群发生机制及其影响因素之间直接和间接复杂生态学关系。主要研究结果如下：（1）立地条件中海拔、坡向和土壤厚度与昆嵛山腮扁叶蜂种群密度均无明显相关性。坡度与昆嵛山腮扁叶蜂虫口密度呈显著正相关关系，随着生境坡度增加，昆嵛山腮扁叶蜂种群密度也增加。在结构方程模型中，以坡度为观察变量的潜变量立地因子对昆嵛山腮扁叶蜂种群无显著直接效应，通过其它因子对昆嵛山腮扁叶蜂产生间接正效应和总正效应。（2）林分密度、林龄、郁闭度和草本层盖度与昆嵛山腮扁叶蜂种群密度之间均无显著相关性。赤松比例和灌层盖度与昆嵛山腮扁叶蜂显著正相关关系，即林分中寄主赤松所占比例越高，灌层盖度越大，昆嵛山腮扁叶蜂种群密度越大。林分结构对昆嵛山腮扁叶蜂种群表现为显著直接正效应。林分结构并通过植物和昆虫多样性对昆嵛山腮扁叶蜂种群产生间接负效应，总效应为正。（3）昆嵛山腮扁叶蜂虫口密度与乔木、灌木物种丰富度及多样性呈显著正相关关系，与草本植物丰富度及多样性无显著相关性。结构方程模型中以乔木、灌木和草本物种丰富度为观察指标的潜变量植物多样性，对昆嵛山腮扁叶蜂种群呈显著正效应。植物多样性受立地因子显著直接正效应，受到森林类型和林分结构直接效应很弱；植物多样性对昆虫多样性直接负效应很弱且不显著。（4）通过对40块标准地内地表层、林间层和林冠层昆虫采集，共收集昆虫标本72528号，603种（或形态种），隶属于15目，133科；昆虫物种累积曲线分析显示，一阶折刀指数(Jackknife1)获得期望物种丰富度为795（±34），实际观测物种占全部物种期望值的75.8%。地表层采集到昆虫多度占总个体数50.2%，共259种；林间层共采集昆虫28468号，物种数占总物种数91.5%；林冠层共采集到88科246种昆虫，多度占总采集昆虫数10.5%。昆嵛山昆虫群落整体物种联结性显著正联结；与昆嵛山腮扁叶蜂呈显著正联结性昆虫有四种，呈显著负联结性昆虫有七种。（5）昆嵛山昆虫群落物种丰富度、多度及多样性指数均与昆嵛山腮扁叶蜂种群密度无显著相关关系。昆嵛山腮扁叶蜂种群密度仅与地表层昆虫丰富度和多样性指数呈显著负相关性，与林间层和林冠层显著性均不明显。捕食性和寄生性天敌昆虫与昆嵛山腮扁叶蜂种群数量均无显著相关性，植食性昆虫物种多度、丰富度与昆嵛山腮扁叶蜂种群数量呈正相关。昆嵛山腮扁叶蜂种群数量受昆虫群落稳定性影响不大。结构方程模型中，昆虫多样性对昆嵛山腮扁叶蜂种群影响为不显著直接正效应。（6）基于寄主赤松最邻近木、最近四株树与关键木赤松形成的―1+4‖空间结构单元、林分三个尺度研究植物间联合作用对昆嵛山腮扁叶蜂种群影响。寄主最邻近木为赤松，对昆嵛山腮扁叶蜂影响较大，而其它树种对昆嵛山种群影响均无明显影响；―1+4‖空间结构单元中，邻近四株树中如果有赤松存在，所构成空间结构单元对关键木赤松昆嵛山腮扁叶蜂虫口密度影响均不大；但如果邻近四株全为非寄主，则会使昆嵛山腮扁叶蜂集中为害关键木赤松，而形成树种间联合易感性。在林分尺度上，赤松与系统发育关系越近（同属）树种混交成林，昆虫种群变异系数较大，易形成联合易感性；而与系统发育越远（同科、目、纲等）树种混交容易形成联合抗性。（7）本研究选择立地因子、森林类型、林分结构、植物和昆虫多样性作为潜变量构建昆嵛山腮扁叶蜂种群发生机制结构方程模型。所构建模型均达到适配标准，适配度很好，模型整体对昆嵛山腮扁叶蜂种群变化量解释均达到65%以上。结构方程模型揭示出影响昆嵛山腮扁叶蜂种群最大直接因素为植物多样性（正效应），其次为林分结构（正效应）和森林类型（负效应）；立地因子对昆嵛山腮扁叶蜂种群总影响作用为正效应。未包括潜变量昆虫多样性的结构方程模型能够很好地预测和解释昆嵛山腮扁叶蜂种群发生机制。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
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