荒山绿化对野生新疆郁金香传粉昆虫多样性的影响.pdf
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1、环境昆虫学报 ():/刘鹤佳 张鑫 马德英 吕昭智.荒山绿化对野生新疆郁金香传粉昆虫多样性的影响.环境昆虫学报 ():.荒山绿化对野生新疆郁金香传粉昆虫多样性的影响刘鹤佳 张 鑫 马德英 吕昭智(新疆农业大学农学院 农林有害生物监测与安全防控重点实验室 乌鲁木齐 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室 乌鲁木齐 中国科学院新疆生态与地理研究所标本馆 乌鲁木齐 中国科学院大学 北京 青岛农业大学植物医学学院 青岛)摘要:为探究荒山绿化模式下对野生新疆郁金香 传粉昆虫多样性的影响 选取乌鲁木齐市雅玛里克山设置长期绿化区、短期绿化区和自然生境 个环境梯度 采取样线和样方调查等方法
2、进行新疆郁金香传粉昆虫多样性的研究 共收集传粉昆虫共 头 隶属 科 属 种 优势种为黑腹膝芒寄蝇 不同绿化梯度下物种丰富度指数相似 但随着荒山绿化进程的推进传粉昆虫多样性指数、均匀度指数呈下降趋势 自然生境最高()长期绿化区最低()长期绿化区和短期绿化区之间物种组成极不相似 长期绿化区和自然生境以及短期绿化区和自然生境之间物种组成均为中等不相似 同时发现 树木胸径对传粉昆虫多样性具有显著负面影响()研究表明 未来荒山绿化工程应提高生态异质性 避免大片纯林的单一种植模式关键词:荒山绿化 新疆郁金香 传粉昆虫多样性中图分类号:文献标识码:文章编号:()基金项目:国家自然科学基金()中国科学院“西部
3、之光:西部青年学者”项目()新疆生产建设兵团科技攻关项目()作者简介:刘鹤佳 女 年生 黑龙江省人 硕士研究生 研究方向为昆虫生态 :通讯作者 :马德英 女 博士 教授 研究方向为有害生物绿色防控 :吕昭智 男博士 研究员 研究方向为昆虫生态 :收稿日期:接受日期:():.().期刘鹤佳等:荒山绿化对野生新疆郁金香传粉昆虫多样性的影响 .()().:以膜翅目、鳞翅目 为代表的传粉昆虫是自然界生物系统的重要组成部分 对维持生物多样性、生态系统平衡有着重要意义(刘秀嶶等)数据表明世界 被子植物、的粮食作物通过传粉昆虫进行生产(钦俊德 徐环李等)传粉昆虫多样性的下降将直接影响植物授粉 同时 传粉昆虫
4、具有对环境依赖性高、对环境变化敏感等特点因此可以作为优秀的环境监测指示生物(杨萍等)然而 在土地过度开垦、土地利用类型的改变、化学农药的滥用等种种因素作用下(钦俊德 .)全球范围内传粉昆虫多样性呈下降趋势(王琳等)已严重威胁生物多样性的完整性 等()研究发现由于病虫害、农药等因素的影响 意大利蜂 数量在不断减少 影响农作物和果树的授粉 致使作物减产 同时 生境局部特征的变化影响传粉昆虫的种群结构(陈振宁等)等()研究发现不同景观尺度的环境变化和景观破碎化影响传粉昆虫种群多样性 随着城镇建设、荒山绿化的进展 植物群落时刻受到人为干扰的影响(叶林奇)近几年来 人为干扰在自然界和生态系统中的作用越来
5、越明显(方茹意等)其对生物群落的影响远超其他环境因子(董世魁和胡自治)人为干扰可通过改变群落内的环境条件、物种组成和多样性等 改变群落的结构和功能及其多样性的组成 影响群落的演替过程(刘志民 姚俊宇等 曾洪等)乌鲁木齐市(以下简称乌市)地处亚欧大陆腹地 属于典型的温带大陆性气候 全年干旱少雨 周边荒山资源丰富(黄湘等 李珍珍)雅玛里克山(以下简称雅山)作为乌市西侧面积最大的荒山 自然植被相对稀少、地表裸露(朱淳海 孙剑)自 年启动雅山荒山绿化工程以来(朱淳海)绿化面积逐年增加 雅山主要以榆树 、小叶白蜡 、紫穗槐 等作为其主要绿化树种(董琪和张艳敏)一定程度上改善了乌市的生态环境 而雅山具有丰
6、富的以灌木、草本为主的荒漠植被资源共计 科 属 种 其中多年生早春短命植物占雅山全部植物的 (叶卫英等)其中不乏一些本土特色早春短命荒漠植物 如新疆郁金香 准噶尔鸢尾蒜 新疆 郁 金 香 属 百 合 科 郁金香属 是天山北麓形成的特有种 年已被列入国家二级重点保护植物(国家林业局)其主要分布区位于新疆乌鲁木齐、奎屯、玛纳斯等海拔高度 的荒漠地区(毛祖美)新疆郁金香具卵圆形鳞茎器官且植株矮小 属早春短命植物 生长周期不足两月 利用早春降水或融雪生长发育三月底到四月初萌芽 四月上旬开花 完成授粉果实成熟 随即进入夏季休眠 雅山是乌市周边新疆郁金香的重要分布区之一 但随着城市发展荒山绿化的进程逐渐推
7、进 新疆郁金香所生长的荒山生境受到人为干扰影响 自然植物群落及依赖于植物群落的传粉昆虫多样性也将因此受到影响 但荒山绿化进程的推进对新疆郁金香传粉昆虫多样性的影响程度如何尚没有系统的研究目前 为中亚干旱区典型早春短命植物新疆郁金香进行传粉的传粉昆虫多样性调查较少 不环境昆虫学报 卷同环境因子作用下新疆郁金香传粉昆虫多样性变化趋势尚缺乏深入研究 为了调查新疆郁金香传粉昆虫的多样性组成 探究荒山绿化进程对野生新疆郁金香传粉昆虫多样性的影响 本研究在荒山绿化持续推进的背景下 对新疆郁金香的传粉昆虫多样性进行调查 研究荒山绿化进程对其造成的影响 揭示不同环境因子的贡献度 为未来评估荒山绿化工程推进下待
8、绿化区域的生态价值、本土特色荒漠生物对荒山绿化做出的响应等提供数据参考 也为未来乌鲁木齐市及新疆荒山绿化工程的可持续发展、生态文明建设提供科学依据 材料与方法 研究区域概况研究区位于雅玛里克山()位于乌鲁木齐市沙依巴克区 顶峰海拔高度 年均气温 平均降水量 年蒸发量 温差大 降水少 蒸发量大 春秋湿润 夏季干旱、热量充沛 冬季寒冷 属于典型的温带大陆性气候(许刚和刘方源)雅山山体主要由二叠纪湖泊、河流相灰色砾石层和亚砂土或亚黏土互层组成 土壤发育薄弱 土壤类型主要为碱性栗钙土和棕钙土(张慧文等)土壤有机质含量较低 矿质元素丰富(许刚和刘方源 吾玛尔阿布力孜等)雅山地下水系深埋 大气降水稀少、蒸
9、发量大 造成雅山自然植被主要以荒漠植被为主 以藜科、菊科、禾本科、豆科、十字花科占主要优势(叶卫英等)截止 年 雅山绿化面积达 样地设置及调查时间为了研究不同绿化进程对新疆郁金香传粉昆虫多样性的影响 在雅山设置了 个环境梯度包括自然生境(原始生境 未经绿化的自然植被区)、短期绿化区(经过不足 年人工绿化 但仍保留部分自然植被的区域)、长期绿化区(经过 年及以上人工绿化 已完全进行绿化的区域)每个环境梯度设置 个相距 的样地作为重复 每个样地设置 条样线 每条样线长 样线间隔 共计样线 条 于 年新疆郁金香的生长周期 月 日 月 日对植物群落和传粉昆虫进行调查 数据采集 植物群落调查每条样线设置
10、 标准样方 个 记录样方中地表植物的种类、平均植物群落高度、盖度、蜜源丰富度等信息 以样线中心点为基准设立半径 的圆形取样点 以五点取样法调查取样点内绿化乔、灌木的种类、胸径等信息在每条样线上随机选取 处具有新疆郁金香的样方 记录新疆郁金香开花数并做标记 于 月中旬重复调查 记录新疆郁金香结果数 新疆郁金香传粉昆虫调查()每周调查 次 于调查日的 进行 遇阴雨天气则顺延一日 每条样线共采样 次 使用直径 网杆长 的标准捕虫网延样线缓慢前进 采集正在新疆郁金香花上进行授粉的传粉昆虫 依据传粉昆虫类群的不同采用相应的保存方法 鳞翅目昆虫存放于三角袋中 膜翅目、双翅目及其他传粉昆虫保存在装有 酒精棉
11、球的 离心管中 带回实验室在体视显微镜(尼康)下对昆虫样本体表的新疆郁金香花粉粒进行镜检 去除体表不携带花粉粒的昆虫样本后 将剩余昆虫样本通过查阅文献进行分类鉴定、统计(吴燕如 周尧 周尧 吴燕如 胡红英)()调查过程中通过新疆郁金香传粉昆虫出现在样线的次数 统计新疆郁金香传粉昆虫的出现率 数据处理()用不同生境区域类型中的物种数量来表示物种丰富度()多样性指数进行物种多样性分析 其中 /为第 个物种个体数占种群中总个体数的比例 为第 个物种的数量 为种群个体总数()均匀度指数进行物种均匀度分析 /其中 为 多 样 性 指 数 为 物种数()相似性系数进行物种组成相似性分析/()期刘鹤佳等:荒
12、山绿化对野生新疆郁金香传粉昆虫多样性的影响其中 为两种生境类型的共同物种数 和 分别为生境类型 和生境类型 的物种数()使用 及其功能包()对数据进行统计分析 其中 单因素方差分析()对不同绿化程度之间的 多样性指数和 均匀度指数进行对比 进行具体差异样本分析 使用广义线性模型(以下简称)分析各种环境因子在 种绿化梯度下的影响力 选取 个景观尺度中新疆郁金香传粉昆虫多样性指数作为应变量 样方法收集的环境因子数据作为自变量(草本植物物种数、草本植物平均群落高度、木本植物胸径、蜜源丰富度等级、裸地面积、绿化类型)为避免多重共线性 对所有自变量进行 相关性检测 移除 相关性系数大于 的因子 选择高斯
13、分布作为误差分布模式进行建模 通过赤池信息量准则(以下简称)比较筛选出各景观尺度下 最小模型作为最优模型选择 的模型进行模型平均 确定对传粉昆虫多样性解释力最强的环境因子 结果与分析 雅玛里克山新疆郁金香发生情况及传粉昆虫种类和数量组成 通过植物群落调查结果发现 新疆郁金香盖度、出现样方数随着雅山荒山绿化进程的推进呈降低趋势 并在长期绿化区达到最低 根据新疆郁金香结实率结果可看出 雅山自然生境中新疆郁金香结实率最高 见表 年 月 日 月 日共计收集到新疆郁金香传粉昆虫 头 经鉴定采集的传粉昆虫标本隶属 科 属 种 其中膜翅目 种 双翅目 种 鳞翅目 种 鞘翅目 种 半翅目 种 见图 其中优势种
14、为黑腹膝芒寄蝇 并发现黑腹膝芒寄蝇多发生于长期绿化区见表 表 雅玛里克山新疆郁金香发生情况 新疆郁金香出现样方数 新疆郁金香盖度 结实率 自然生境 短期绿化区 长期绿化区 表 雅玛里克山新疆郁金香个体数前五的传粉昆虫出现频率 出现率 物种 绿化梯度 自然生境 短期绿化区 长期绿化区 黑腹膝芒寄蝇 金黄地蜂 细腹食蚜蝇属 孕地蜂 菜粉蝶 雅山不同绿化梯度下新疆郁金香传粉昆虫多样性分析 物种丰富度新疆郁金香传粉昆虫物种丰富度指数在 种环境梯度下分别为、丰富度指数相似 多样性指数不同环境梯度下 随着荒山绿化进程的推进新疆郁金香传粉昆虫多样性指数呈下降趋势 不环境昆虫学报 卷图 雅玛里克山新疆郁金香传
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