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生物多样性是人类赖以生存的物质基础。目前认为生境破碎化是导致生物多样性丧失的关键因素之一,破碎化生境对生物多样性和生态系统功能的影响是当前国内外生态学家研究的热点问题之一。本研究以传统的生态学原理为基础,结合最新的景观生态学理论,选取具有典型破碎化景观的宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区及其周边区域的荒漠草原,以柠条、甘草、苦豆子为主要目标植物,以柠条豆象、甘草豆象、豆荚螟、柠条种子小蜂、甘草种子小蜂、黑胸茧蜂、地表甲虫等为目标昆虫,研究荒漠景观破碎化生境对昆虫多样性、主要沙生植物种实害虫的空间分布格局、种间关系的影响。主要结果如下:
(1)对破碎化生境下地表甲虫的多样性研究显示,拟步甲科、步甲科为地表甲虫的优势类群;Rarefaction曲线显示半湿润型沙地人工植被区物种丰富度最高,干旱荒漠草原区物种丰富度最低;斑块面积减小、生境破碎化程度增加,降低地表甲虫的多样性。
(2)对柠条种实害虫对破碎化生境的响应研究显示,柠条豆象的为害率与斑块内柠条的分布格局有关,柠条株丛越密种群发生越大,为害率越高,但为害率与斑块面积相关性较低;豆荚螟的为害率与斑块面积相关性较低,但与斑块破碎化指数、斑块密度呈正相关,破碎化的斑块格局对豆荚螟的种群有明显抑制作用。
(3)对柠条种实害虫对破碎化斑块质量和格局的反应研究显示,斑块质量、斑块格局及柠条种实害虫的扩散能力与为害率之间存在明显的正相关关系;柠条豆象、豆荚螟的数量与斑块中植被盖度呈较强的正相关性,斑块内裸地面积增加对柠条豆象、豆荚螟的种群数量有一定的抑制作用,但对柠条种子小蜂则不明显;柠条豆象、柠条种子小蜂在低生境面积下为害率较高;豆荚螟随着生境面积的增加,种群数量有增加的趋势,但为害率无显著性变化;另外,斑块的边缘效应强度和斑块周边资源互补影响柠条种实害虫的发生,豆荚螟表现较为明显。
(4)对柠条种实害虫的空间生态位及种间竞争研究显示,三种种实害虫在柠条株丛的上层分布最多,其次为中层,下层分布相对较少;柠条豆象主要分布在柠条株丛的上层,豆荚螟主要分布在中层,柠条种子小蜂在上层分布较多;三种种实害虫在绝大多数情况下是单一种占驻一豆荚,两种共存于同一豆荚的几率很低,三种共存同一豆荚的情况几乎不存在;空间生态位宽度值豆荚螟最大,其次为柠条种子小蜂,柠条豆象的最小;斑块面积对柠条种实害虫的生态位宽度没有显著影响。空间生态位宽度和重叠度证实多个物种可以占有同一生态位的假说,同时也符合“竞争排斥原理”。
(5)对破碎化斑块内主要沙生植物的种实害虫空间格局研究显示,柠条种实害虫在田间的分布型均属负二项分布,空间分布格局为聚集分布,种群分布的基本成分为个体群,且个体间相互吸引,具有密度依赖性,聚集强度随种群密度的升高而增加,聚集主要由环境因素和种间竞争引起的,种群空间格局不受斑块面积、斑块隔离度的影响;甘草种实害虫混合种群的空间分布型为负二项分布,表现为聚集分布格局,分布的基本成分为个体群,个体间相互吸引,但是密度依赖性较低,聚集分布的主要原因是环境因素作用引起的;苦豆子种实害虫混合种群的空间分布呈均匀分布,种群分布主要是环境因素作用引起的。
(6)基于地统计学的柠条种实害虫及其天敌空间插值模拟研究显示,柠条豆象的半变异函数最优模型是圆形模型,豆荚螟的是高斯模型,柠条种子小蜂和黑胸茧蜂的是指数模型;它们具有高度的空间异质性且以空间自相关部分为主,其中柠条种子小蜂总的空间异质性程度最高,柠条豆象次之;豆荚螟与黑胸茧蜂的空间吻合度很好,反映出黑胸茧蜂对豆荚螟有很强的追随关系;柠条豆象、豆荚螟和黑胸茧蜂的分布具有各向异性,但柠条种子小蜂各向异性不明显。在一定程度上柠条林斑块面积减小、生境破碎化程度增加,可以有效地降低害虫的发生和扩散,但过度的破碎化生境,也不利于其天敌的生存。