放牧对内蒙古典型草原昆虫群落影响研究

摘要

大型食草动物和节肢动物是草地生态系统重要组成部分，对于维持生态系统稳定和生物多样性具有重要意义。然而大型食草动物和节肢动物究竟如何干扰昆虫群落结构这一重要科学问题尚未明确。为此，本研究通过围栏放牧持续干扰，设置不同干扰密度0、4、8、12、16头/1.33hm2连续三年(2014-2016)调查统计不同放牧密度对昆虫种类、种群数量变化，并采集蝗虫样本进行转录组分析，以期阐明内蒙古典型草原不同放牧强度对昆虫群落结构的影响及适应机制，为合理放牧和草地生态保护提供理论基础。结果如下:
　　持续放牧影响植物群落结构，显著降低了植物盖度、高度、密度、地上生物量和植物碎屑(P＜0.05);并显著降低禾本科地上生物量(P＜0.05)，对非禾本科地上生物量没有影响。
　　放牧影响昆虫多样性、物种丰富度、数量、营养级结构。持续放牧首先改变昆虫数量，其次改变物种丰富度，最终引起昆虫多样性的变化。持续性放牧对昆虫存在明显的累积影响。轻度放牧会增加昆虫多样、物种丰富度和数量。不同放牧时间干扰后昆虫的变化动态不同，在2014年，放牧干扰30d后轻度放牧昆虫数量显著上升，然后显著下降;再持续放牧昆虫数量呈显著下降趋势(P＜0.05)。在2015和2016年，在放牧干扰10d后昆虫数量达到最大值，2015年重度和过重度昆虫数量与其他放牧强度有显著性差异(P＜0.05)，但2016放牧干扰后昆虫数量均与对照有显著性差异(P＜0.05)。由此可见，昆虫多样性在中度干扰时维持较高水平。不同放牧持续时间对昆虫数量影响不同，放牧对昆虫不同营养级影响不同。放牧干扰后植食性昆虫呈先上升后下降趋势，而天敌昆虫为显著(P＜0.05)下降趋势，表明高营养级更易受放牧影响。
　　不同昆虫类群对不同放牧强度和放牧持续时间的敏感程度不同。连续三年的调查发现放牧强度不影响蚁科数量，对蝗科数量分析发现在放牧2016年才呈显著先上升后下降的二次关系。叶蝉科数量分析发现2014年呈显著(P＜0.05)线性下降关系，2015年和2016年呈极显著二次关系(P＜0.0001)。
　　昆虫群落、植物群落和放牧强度三者之间的关系进行冗余分析，可知不同放牧强度对不同昆虫类群的影响不同，重度放牧强度植被有利于蚁科昆虫，中度放牧植被有利于蝗科和叶蝉科昆虫，轻度放牧植被利于肉食性昆虫。
　　白纹雏蝗在放牧干扰早期阶段具有较低种群密度，在中度干扰时达到最大值;在放牧后期干扰时，随放牧强度增加显著下降。转录组揭示白纹雏蝗对不同放牧强度的响应，与无放牧处理相比，放牧干扰后，抗逆相关基因根皮苷水解酶、热激蛋白等显著上调表达。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 放牧对昆虫多样性的影响

1．1．1 放牧对昆虫的直接影响

1．1．2 放牧通过植被对昆虫的影响

1．1．3 放牧通过土壤对昆虫的影响

1．2 植物与昆虫间的关系

1．3 蝗虫对环境适应性研究

1．3．1 放牧后蝗虫对环境的适应

1．3．2 蝗虫对种内和种间环境的适应

1．3．3 蝗虫生理机制和遗传变异的适应

1．4 研究目的与意义

第二章 放牧对植被多样性、植被光谱和蝗虫密度影响

2．1 材料与方法

2．1．1 研究样地

2．1．2 实验材料

2．1．3 实验设计

2．1．4 植被调查方法

2．1．5 植被高光谱测定

2．1．6 蝗虫调查方法

2．1．7 数据处理

2．2 结果与分析

2．2．1 不同放牧强度下植物种类及重要值

2．2．2 不同放牧强度对植被参数的影响

2．2．3 不同放牧强度对高光谱的影响

2．2．4 不同放牧强度下光谱与植被生物量和蝗虫密度关系

2．2．5 不同放牧强度NDVI与植物生物量和蝗虫数量冗余分析

2．3 讨论

第三章 不同放牧强度对昆虫多样性的研究

3．1．4 数据处理

3．2 结果与分析

3．2．1 昆虫种类和个体数量及所有昆虫目录表

3．2．2 不同放牧强度中总昆虫数量的变化

3．2．3 不同放牧强度中总昆虫多样性指数、物种丰富度和数量

3．2．4 不同放牧强度中不同时间昆虫变化

3．2．5 不同放牧时间后植食性和天敌昆虫数量变化

3．2．6 不同放牧强度中营养级的关系

3．2．7 不同放牧强度中优势种类群的变化趋势

3．2．8 不同放牧强度中生境结构对昆虫的影响

3．3 讨论

第四章 优势种蝗虫白纹雏蝗生境适应性转录组测序

4．1 材料与方法

4．1．1 实验蝗虫

4．1．2 蝗虫调查方法

4．1．3 白纹雏蝗总RNA提取

4．1．4 RNA测序文库构建流程

4．1．5 生物信息分析流程

4．2 结果与分析

4．2．1 植被生物量和白纹雏蝗发生动态

4．2．2 测序数据质量

4．2．3 拼接转录本长度分布

4．2．4 基因功能注释

4．2．5 差异基因GO和KOG分类

4．2．6 差异基因碰GG分析

4．2．7 基因表达差异分析

4．2．8 差异基因代谢通路分析

4．3 讨论

第五章 全文结论

参考文献

致谢

作者简历