[目的]明确新登记的真菌杀虫剂爪哇虫草菌Cordyceps javanica JS001在调控水稻生长和防御褐飞虱Nilaparvata lugens中的作用.[方法]室内分别用1 × 104,1 × 106和1 × 108孢子/mL爪哇虫草菌JS001孢子悬浮液浸泡水稻种子48 h,以0.01％Triton X-100溶液浸种为对照,待培养8 d后,对水稻苗进行生长测定,并测定褐飞虱成虫对其的行为选择反应;通过气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)分析1 ×108孢子/mL爪哇虫草菌JS001孢子悬浮液浸种对水稻苗次生代谢化合物含量的影响.采用1 ×107孢子/mL爪哇虫草菌JS001孢子悬浮液和清水(对照)分别浸泡水稻种子48 h,于种子直播50 d后,调查稻田中稻飞虱和蜘蛛个体数量.[结果]室内测定结果表明,与对照相比,1 ×106和1 ×108孢子/mL爪哇虫草菌JS001孢子悬浮液浸种处理不仅显著促进水稻种子发芽、水稻苗根和茎叶的生长,而且降低褐飞虱成虫对水稻苗的选择性.化合物分析结果表明,与对照相比,1 ×108孢子/mL爪哇虫草菌JS001孢子悬浮液浸种处理的水稻苗中防御性化合物过氧化氢、油酸、辛烷等含量显著增加,能吸引褐飞虱的化合物2-壬酮含量显著降低.田间试验结果表明,与对照相比,1 ×107孢子/mL爪哇虫草菌JS001孢子悬浮液浸种显著降低稻田中稻飞虱数量,但对捕食性天敌蜘蛛个体数量无影响.[结论]爪哇虫草菌JS001浸种处理不但能促进水稻苗的生长,而且能提高水稻对褐飞虱的防御能力.田间试验进一步明确了爪哇虫草菌JS001在增强水稻防御稻飞虱危害中的作用.这些结果可为爪哇虫草菌的应用及稻飞虱生物防治策略的制定提供新途径.

大别山五针松(Pinus dabeshanensis)是大别山地区特有树种,对研究松属(Pinus)植物分类、系统发育关系和区系分布具有重要科研价值.当前大别山五针松野生种群自然更新受到严重限制,处于极度濒危状态.为探究大别山五针松野生种群更新受限机制,本研究以大别山五针松及其3种同域分布物种茅栗(Castanea seguinii)、袍栎(Quercus serrata)和华山松(Pinus armandii)为研究对象,通过开展野外调查和种子释放实验,探讨了大别山五针松种子产量以及动物对种子的捕食压力和散布限制对大别山五针松自然更新的影响.结果表明:(1)大别山五针松种子产量较低,在所调查的88株成年母树中,仅有21株产成熟球果(共计312个),且种子败育率高达51.89％±0.07％(平均值±标准误);(2)针对146个球果的鸟类啄食情况调查表明,被鸟类啄食的球果数量为90个,显著高于未被鸟啄食的球果数量(56个),平均啄食强度为8.94％±0.55％;(3)种子掉落地表后,小型啮齿动物和地栖鸟类(主要为松鸦Garrulus glandarius)为主要动物拜访者,其拜访频率在不同物种之间差异显著;其中鸟类对大别山五针松种子的拜访次数(n=77)高于啮齿动物(n=46);(4)种子释放实验结果表明,茅栗种子被收获速率最快,显著高于袍栎和大别山五针松,华山松种子的被收获速率最慢;(5)在释放的2,000粒种子中,共计157粒被成功散布,其中华山松和大别山五针松分别为96粒和57粒,显著多于茅栗(3粒)和枹栎(1粒);(6)茅栗的散布距离最远(13.9±4.0 m),其次是大别山五针松(7.3±0.8 m)、华山松(3.8±0.4 m)和枹栎(1.5 m,仅有1粒被成功散布).综上所述,啮齿动物和鸟类均为大别山五针松种子的潜在散布者,与同域分布的其他植物物种相比,动物并未表现出更高的捕食强度和更低的散布效率,表明种子的被捕食压力和散布限制并非影响大别山五针松自然更新的主要因素.此外,本研究发现,大别山五针松种子产量较低且种子败育率较高,可能是导致其自然更新受阻的重要原因之一.

昆虫捕食种子是种子死亡的一个主要原因,会影响植物种群更新和群落物种组成.传播前种子昆虫捕食的研究较为稀少,且大多为针对个别优势种的短期研究,限制了对于群落水平上传播前种子捕食的理解.本研究分析长白山阔叶红松林25 hm2样地中2020-2021年的种子雨,研究种子昆虫捕食率及其影响因素.所分析的5种乔木种子均遭到昆虫捕食,昆虫捕食率在物种和采集批次间差异较大(0～33.33%),年均昆虫捕食率为8.76%～14.39%.肉质果种子的昆虫捕食率显著低于干果(df=1,χ2=20.76,P<0.001),种子产量的年际变异系数与昆虫捕食率呈显著负相关(df=1,χ2=13.01,P<0.001),重量越轻的种子的昆虫捕食率越高(df=1,χ2=10.54,P=0.001).本研究表明,传播前种子昆虫捕食在长白山阔叶红松林群落中普遍存在,并且揭示了影响因素、讨论了潜在的影响机制.本研究有助于增进对于传播前种子昆虫捕食及其生态和演化意义的理解.

水鸟是湿地生境质量的重要指示性动物类群,可敏感地反映湿地环境变化.浅水通江湖泊消落带具有复杂多样的生境和丰富的食物资源,是水鸟特别是越冬水鸟的重要聚集区,其食物资源的丰富度和可获得性受水文节律影响.在极端洪水作用下,消落带生境变化对越冬水鸟群落结构及其多样性的影响是一个值得关注的水鸟及湿地生态学问题.选择了具有典型消落带生境的升金湖作为研究区域,对2019年(正常水位)和2020年(异常水位)两个越冬季水鸟的数量、种类进行调查统计,分析了消落带的生境变化情况对越冬水鸟群落结构的影响.2019年越冬期,记录到水鸟(50984.20±9595.71)只(n=5),隶属7目13科51种;2020年越冬期,记录到水鸟(27923.00±13808.47)只(n=5),隶属7目12科53种.整个越冬季消落带的水鸟种类略增但数量减少,2019年游禽中的优势种为豆雁,2020年游禽中的优势种增加为豆雁和斑嘴鸭,但涉禽中的优势种由白琵鹭、反嘴鹬、凤头麦鸡转变为苍鹭、大白鹭和反嘴鹬.洪水导致的草滩-水域混合区生境面积减小使湿生植物退化,可能是导致以豆雁为主的食苔草水鸟数量大幅度减少的重要原因;因湖水延迟消退,裸露的泥滩面积大幅度下降,可能致使食底栖动物水鸟数量减少;湖泊水位上升和消落带水域面积的增加,加大了食鱼水鸟的捕食难度,导致数量锐减;提供植物种子的生境缺少,使觅食种子的斑嘴鸭和绿翅鸭数量明显下降;沉水植物的适宜生境面积下降直接影响到食地下茎的水鸟分布,并致其数量减少.研究结果有利于理解升金湖消落带生态系统的健康状况,为越冬水鸟的保护和湿地的管理提供基础资料.

在寒温带地区,针叶树种子因其油脂和蛋白含量高,成为许多动物的重要食物来源.在针叶林中,针叶树种子捕食者主要存在2种捕食方式,即传播前捕食和传播后捕食.通常,动物捕食种子的过程被认为是树种实现更新的重要途径.种子为躲避捕食者会形成相应的防御策略,种子的大小、营养、纤维含量、次级代谢产物等特征,通常也是植物种子防御捕食者捕食的策略.同样,这些防御策略一方面会影响种子捕食者的种群动态和取食行为,另一方面也可促使种子捕食者形成反对种子防御的适应对策.因此,研究种子捕食者捕食针叶树种子模式对于进一步认识针叶林中动物取食行为具有重要意义,同时,研究针叶树种子的防御及种子捕食者对其防御的适应策略,将有助于了解动植物之间相互作用.

大别山五针松(Pinus dabeshanensis)为我国特有树种,其天然植株较少且分布范围狭窄,种群更新困难,已被列为国家二级重点保护野生植物.分别于2015年和2016年的10-12月,在目前已知最大天然种群所在地安徽岳西县河图镇大王沟,研究了大别山五针松球果与种子特征、种子雨与土壤种子库、动物对种子的取食和搬运,幼苗分布格局及其与鼠穴分布的关系,以期探明动物在其天然更新中的作用,分析其天然更新不力的原因.结果显示:大别山五针松种子败育率较高,阳坡个体球果发育情况好于阴坡;种子成熟期间没有明显的种子雨,土壤种子库也未调查到完整种子.共记录到母树与球果的访问动物6目11科16种,其中7种动物确定取食种子;地面种子摆放实验显示超过95％以上的种子被啮齿动物捕食或搬运至他处取食或贮藏,不同的摆放处理对啮齿动物的捕食、搬运没有显著影响;小林姬鼠(Apodemus sylvaticus)盗食现象严重,埋藏实验中人工贮点当夜被发现的概率在90％左右,岩松鼠(Sciurotamias davidianus)和小林姬鼠是其种子主要捕食者.研究地的大别山五针松种群于2015年和2016年分别新增一年生幼苗5株和7株,这表明大别山五针松在当地存在天然更新.幼苗多单独生长在母树周围,点格局分析显示在0-0.6 m的尺度范围内呈随机分布;在＞0.6 m尺度呈聚集分布.大别山五针松幼苗在小林姬鼠巢穴周边分布,其更新格局受到小林姬鼠贮点位置分布情况影响,小林姬鼠极有很可能为大别山五针松的传播者,啮齿动物对大别山五针松种子的捕食与搬运影响了大别山五针松的天然种群更新.

森林群落中的啮齿动物对林木种子存在着一定的取食偏好性,这种偏好性会使啮齿动物形成不同的捕食和贮藏策略,从而导致林木种子形成不同的扩散格局.以秦岭中段松栎混交林建群种锐齿槲栎、油松、华山松为研究对象,采用塑料标签标记种子方法,研究啮齿动物对种子传播和扩散格局的影响.结果表明:(1)种子特征是影响啮齿动物对其进行扩散的重要因子,油松种子以其质量小、种皮薄等特点吸引啮齿动物大量捕食,其原地取食率达到83.33％,显著高于华山松和锐齿槲栎种子.(2)锐齿槲栎和华山松种子大部分被搬运一定距离后再被取食和埋藏,其中,扩散距离在1 m以内、1-3 m和58 m的锐齿槲栎种子分别占59.12％、18.23％和13.26％,最远扩散距离达12 m处;华山松种子扩散距离主要介于在1-3 m(37.85％)和3-5 m(23.73％),在距离5-8 m(13.56％)、8-10 m(11.86％)和大于10 m(11.30％)区间也有一定的分布,最大扩散距离为12 m.(3)啮齿动物倾向于将锐齿槲栎种子搬运至松林内取食,而将华山松种子搬运至栎林内埋藏,说明不同林分类型及其环境因素对林木种子扩散后的分布格局具有重要影响.(4)3种类型种子被啮齿动物捕食的比例以油松最大(96.90％),锐齿槲栎次之(73.57％),华山松最小(50％);次年调查时,未被捕食的种子大部分已经被取食,仅有极少数锐齿槲栎种子萌发成幼苗(1.67％).啮齿动物的捕食和贮藏行为对林木种子扩散及其成功更新都至关重要.

植物功能性状权衡关系反映了植物在资源获取与分配中采取的不同策略,是近年来生态学研究的一个热点问题.该综述从研究范围、叶性状、器官和植物类群4个方面入手,简要介绍植物功能性状关系研究在近10余年是如何在叶经济谱(LES)的基础上逐渐扩展和深入的.1)相关研究拓展到全球更多极端环境与特殊气候地区,发现在不同的气候环境条件下,植物叶片功能性状关系相对稳定,植物种内的功能性状关系已被证实与LES相似;2)功能性状网络从最初的6个经济性状扩展到叶片的分解、燃烧和水力等性状,发现叶片的分解速率和可燃性均与叶片形态性状、养分含量等显著相关,但叶片水力性状与经济性状的关系则取决于所研究的物种及生存环境的水分条件;3)研究对象从植物叶片拓展到了根、茎、花、种子及植株整体,叶片的比叶质量与茎的木质密度、种子大小相耦合,但叶片形态性状与根和花的相关性状却无显著相关关系,证明这些器官可能是独立进化的;4)LES可以很好地解释特殊维管植物的生存适应策略:入侵植物具有较高的资源利用效率和更快的相对生长速率,在LES中处于“低投入-快速回报”的一端;食虫植物的叶片特化为捕食器官,光合作用及生长速率相对较低,居于LES“高投入-缓慢回报”的另一端,此外,无论是最古老的种子植物苏铁属(Cycas)植物,或是蕨类和变水植物(苔藓和地衣),其功能性状关系都与LES大致相同.该文梳理了功能性状关系研究的进展脉络,提出了一些建议,期望为未来植物功能性状关系研究的选题和发展提供一些参考.

大年结实(mast seeding)是多生年植物种群周期性同步大量繁殖的一种自然现象.大年结实作为植物适应环境条件、提高繁殖能力的一种策略而备受关注,但其驱动机制和进化意义尚存在较大争议.在依赖动物扩散种子的植物中,大年结实被认为是一种调控动物贮食行为、提高种子扩散效率,并最终增加繁殖成功率的一种策略;动物介导的植物间互作可能是促进植物共存的进化驱动力.本文简要梳理了大年结实现象的各种假说,提出了一个包括气候、资源、动植物互作的理解大年结实机制的概念框架,并着重讨论了大年结实和动物贮食行为之间的关系及其进化和生态意义.建议未来研究需要借助长期生态监测和分子生物学方法,揭示植物大年结实与动物贮食行为之间的生态与进化过程.

补充限制基于生态位理论,从种子萌发、幼苗存活和生长、繁殖体扩散等生活史阶段的种群统计特征及环境因素(土壤水分、养分、凋落物等)着手,探讨种群的更新问题.种源限制和微生境限制是补充限制理论研究的核心内容,但是哪个更为重要并没有统一的结论.种源限制与种子生产、土壤种子库和地下芽库中的繁殖体数量不足有关.其中,气候的年际波动、土壤种子库寿命和动物的捕食都会影响种子生产在种群更新中的作用;土壤种子库常被视为种群更新的保险库,与地上种子雨共同促进种群更新,但是,如果土壤里种子具有较高的死亡率和休眠率,将会降低种子库的作用;地下芽库及其产生的无性分株对于种群更新的意义更多地体现在干扰后种群更强的恢复能力上.扩散限制是种群更新中的普遍现象,与种子产量、散布能力、传播媒介、幼苗密度等因素有关.微生境限制主要表现为水分、养分、凋落物等非生物因素以及竞争、捕食等生物因素对种子的活力、萌发性、幼苗的存活力、物质分配等过程的影响,其重要性随着植物生活史阶段而发生变化.未来需要进行综合的、长期的实验,并应着重加强种源限制及相关生态过程的进化与生态相结合的机理性研究,从而更深刻地认识和理解种群更新问题,建立更为综合、系统的种群更新理论体系.