乡土野花组合在农业景观中的应用

乡土野花组合是筛选以乡土野花为主体的,并通过混合播种建立群落的一种景观植被建植模式,是欧美国家近年来较为流行的一种农业景观恢复与建设的技术措施。已有的研究发现乡土野花组合能够改善景观结构与生境质量,吸引传粉生物和自然天敌,从而起到增强农业景观的传粉及害虫控制功能,并改善农作物品质、提高农作物产量;与此同时,乡土野花组合也具有较好的文化功能。乡土野花组合的设计对建植效果具有重要作用,其物种筛选、配比、播种方式及布局是设计中需要主要解决的问题。本文在总结欧美国家乡土野花组合设计模式与生态监测结果的基础上,提出乡土野花组合物种筛选的3原则：乡土性、功能多样性与包含特定关键物种;并对其生长周期、物种数、播量、播种面积与空间布局等技术细节进行了讨论,以促进乡土野花组合的本土化、区域化发展。欧美国家提出了一系列推动产业发展及农户补贴的有关政策,其中美国主要以推动基础研究与产业发展政策为主,注重限制植物材料本土化;欧洲国家通过多项立法及农业环境管护政策为农户提供多样化的生态补贴,以促进农户充分参与乡土野花组合栽植过程。在我国,尚缺乏成熟的乡土野花组合应用案例。中国的乡土野花组合需充分发掘种质资源并进行生态、栽培与景观特性评估,以实现本土化的乡土野花组合。本文最后提出,通过多学科合作实现乡土野花组合的设计与推广,政府、产业、科研机构与农民共同参与乡土野花组合的设计过程,并提出市场化的生态补贴政策,以推动乡土野花组合在我国农业景观的应用,为改善我国农业生态环境做出应有贡献。     

区域景观中生境特异性对昆虫多样性的影响——以西双版纳为例

生境特异性(habitat-specific)在维持生物多样性上发挥着重要作用。本研究旨在了解在区域景观中,不同类型生境对不同类群昆虫多样性的贡献及群落结构差异,从大尺度上探讨昆虫多样性分布格局和维持机制。于2019年8—9月,在西双版纳地区利用样线调查法,调查了保护区、次生林、人工林和农田4种生境中蝴蝶、蝽和甲虫的物种数、特有物种数,分析了昆虫群落的生境特异性指数、群落结构相似性及物种丰富度与生态因子的关系。共采集昆虫2588头,其中蝴蝶94种(744头),蝽197种(1094头),甲虫129种(750头),保护区的昆虫物种数和特有物种数均高于其余类型生境。保护区昆虫群落的生境特异性指数实测值高于期望值,而其余类型生境昆虫群落的生境特异性指数实测值均低于期望值;不同类型生境间,3个类群的昆虫群落汇总的生境特异性指数不存在显著差异(F_(3,57)=2.054),甲虫生境特异性指数差异显著(F_(3,55)=3.478),蝴蝶(F_(3,38)=1.504)和蝽类(F_(3,53)=1.153)生境特异性指数差异不显著。群落结构相似性分析显示,保护区和农田的3个类群昆虫群落汇总的群落结构差异显著;次生林和人工林的蝴蝶群落结构差异显著,保护区和次生林的蝽类群落结构差异显著,甲虫昆虫群落结构差异不显著。本研究还发现,只有生境类型对昆虫群落的物种丰富度产生的影响极显著(P0.01),而其他生态因子的影响不显著。在大尺度区域景观中,保护区对昆虫群落的多样性影响最大,生境类型与昆虫群落的物种丰富度密切相关,保护较好的天然林是维持区域昆虫群落分布格局和多样性的重要机制。     

北疆引水干渠边坡生态恢复效果的调查与评价——以新疆克拉玛依市西干渠工程黄旗坝段为例

[目的]分析西干渠黄旗坝段边坡生态恢复效果,为调控植被演替速率和预期植被恢复效果提供依据。[方法]对渠道开挖造成的阴坡、阳坡和渠道边坡坡顶上的自然生境下对照样地的土壤、植被状况进行了调查和分析。[结果](1)经过生态恢复后的阴坡、阳坡植物的多度、盖度、均匀度指数Pielou、多样性指数Shannon-Wiener和丰富度指数Margalef均有所提高,阴坡高于阳坡,但仍低于自然生境下的水平。(2)在土壤氮、磷、钾养分特性方面,阴坡、阳坡的土壤氮、磷、钾养分均有所提高,但仍低于自然生境下的水平,呈现出自然生境阴坡阳坡的分布差异。(3)阴坡、阳坡经过生态恢复后植物群落指数仍偏低,群落演替仍处于灌草植物群落阶段。[结论]边坡生态恢复技术能改善西干渠地区边坡的土壤养分状况,促进边坡植被的生长,但鉴于西干渠地区特殊的环境条件,短时间内生态恢复措施效果尚不明显,需加大长期的修复力度。另外,北疆地区边坡生态恢复中植物的选择应以当地乡土植物为主。     

废弃矿山边坡生态修复中植物群落配置设计——以太行山北段为例

废弃矿山边坡生态修复的最终目的是建立稳定的植物群落,这就要求根据不同的生态修复方式、方法和不同植物的生物生态特性和群落演替规律,对修复目标植物群落进行合理的配置设计。在对太行山北段白云岩矿山基质、水文、气候等生态要素充分调查基础上,对矿山边坡植物群落演替规律进行了研究。结果表明:（1）太行山北段白云岩矿山边坡生态退化的成因为矿山开采导致的边坡植被的消退,而目前的修复方式以草本植物修复为主。（2）在对目标植物群落类型进行归纳分类的基础上,总结了生态修复的设计原则,即乔灌草结合的立体生态系统,这样解决了植物在恢复生长时期受基质流失和水分不足的问题,生物多样性将得到较好的恢复。     

农业景观害虫控制生境管理及植物配置方法

集约化农业生产过程中,化学农药所带来的大量环境问题日益引起关注。为减少农药的投入及其所产生的环境负效应,生物防治害虫的方法在国内外得到了更多的关注与发展。生境管理是一种有利于天敌群落发展,而不利于害虫种群增长的保护性生物防治方法,其实质是通过为自然天敌提供诸如花蜜、替代猎物或寄主、躲避不利干扰的庇护所等资源,将农业景观中天敌的害虫控制服务和功能最大化,或者通过构建不适宜害虫取食和繁殖的环境条件起到抑制或阻碍害虫发展的作用。本文在参阅国内外文献的基础上,阐述了生境管理控制害虫的机理,并总结国外生物防治的实践经验以及近些年国内外的相关研究,概括提出田间尺度上害虫生物防治的非作物生境及作物生境的建设和植物配置方法,为通过生境管理提升农业景观中害虫生物防治生态系统服务提供参考。     

北京昌平区农业景观野生蜂多样性的时空动态分布

近年来,由于生境质量的下降和生境丧失,野生蜂多样性急剧下降,严重威胁传粉服务和农业的可持续发展。为揭示野生蜂在农业景观镶嵌体中的时空分布格局及不同生境对野生蜂保护的重要性,本研究于2016年4—9月采用网捕法调查了北京昌平农业景观4种主要生境类型(人工林、自然灌木林、荒草地和桃园)中的野生蜂,分析不同生境类型中野生蜂多样性及其时间动态变化特征。结果表明:野生蜂及其中的大体长蜂和独居蜂的物种数和个体数,以及中体长蜂的个体数均在自然灌木林中最高,人工林中小体长蜂个体数最多,野生蜂总个体数和总物种数均在桃园中最低。在不同月份,所有功能群野生蜂均在自然或半自然生境中最高,5月桃园中最低,原因可能与桃园中对地表杂草的集约化管理有关。多度最大的4个优势物种依次为黄胸彩带蜂、铜色隧蜂、黄芦蜂和隧淡脉隧蜂,其在生境间的时间动态特征不同。调查的4种生境均为野生蜂提供了可利用资源,但自然生境和半自然生境的作用更大;其中,自然灌木林维持了较多具有较高潜在传粉效率的中体长和大体长野生蜂,具有更高的保护价值。为了促进该地区农业景观中不同功能群野生蜂多样性及传粉服务,需提高生境类型的多样性,同时在野生蜂活动高峰季节采取低集约化的生境管理方式。     

论厚层客土喷播技术的植物群落目标设定和植物种选配

 为建立稳定、高效的人工植物群落,必须对厚层客土喷播技术中的植物选择与植物群落的目标进行科学的确定。认为植物群落目标的设定应以遵循保证坡面稳定性的前提,实现与周围景观相协调,并且维护管理量小等原则。在此基础上,综合分析不同群落类型的生态稳定性以及影响因素,认为植物选择要以乡土植物为主,并按照恢复目标合理确定初期密度。坡面自身稳定性以及客土喷播层的质量,也是影响恢复植物群落能否顺利向设定目标群落方向演替的重要因素。     

生态农业景观与生物多样性保护及生态服务维持*

现代集约化的农业生产极大地改变农业景观生物多样性状况及生态系统服务功能,进而影响到农业可持续发展。大量研究显示,农业生态系统中物种多样性维持、害虫控制、传花授粉等生态系统服务功能受到景观结构的影响,仅仅改变集约化的生产方式,并不足以促进生物多样性的恢复及生态系统服务的维持,尚需考虑景观结构的调整和管理。从不同尺度上优化景观要素的空间配置和景观管理方式、建设生态农业景观成为促进农业景观生态系统服务功能维持、保护生物多样性和农业可持续发展的重要措施,具体包括:1)在区域和景观尺度上合理规划和配置种植区域和非种植区域以确保生态安全与稳定性;2)在地块间尺度保护、建设和管理甲虫带、野花带等生态设施,为农业生产提供必要生态系统服务;3)在地块内尺度通过多样化的种植和优化管理措施以获取农业生产和自然保护之间的平衡;4)整合景观规划设计与生态循环工程以促进农业景观资源的高效利用。     

北京昌平农业景观传粉服务供给和需求评估研究

近年来全球范围内蜜蜂多样性的下降引起了各国科学家与政府对与农业可持续生产密切相关的传粉服务的关注。为了认识和了解区域传粉服务的供给和需求状况,为制定区域传粉管理策略奠定基础,本研究在2016年对北京昌平7种常见生境的野生蜂多样性、植被组成、土壤紧实度、作物种植面积等数据进行了调查,根据野生蜂的物种组成、飞行距离、筑巢偏好和活动季节,生境的植物资源数据和筑巢适宜性数据,结合In VEST模型对研究区传粉服务的供给进行了评估;根据研究区传粉依赖作物种植面积和各种作物对传粉服务的依赖程度,对研究区传粉服务的需求进行了评估;通过叠加传粉服务供给和需求分级图,评估了研究区的传粉服务供需匹配状况。结果显示,自然林是最适宜野生蜂的生境,其次是人工林、荒草地和边界生境;果园既是野生蜂的生境,也对传粉服务有较高的需求;大棚几乎不供给传粉服务,但对传粉服务有较高需求。对传粉供需等级匹配的结果显示,昌平区供给等级高于需求等级的区域占34.2%,大部分分布于山区,有较高的传粉服务供给和较低的传粉服务需求,具有较高保护价值;供给等级低于需求等级的区域占13.9%,多分布于靠近山区的平原地区,虽然具有较高的传粉服务供给,但也具有最高的需求等级;供给等级与需求等级持平的区域占51.9%,远离山区的平原地区由于具有较多半自然生境,传粉服务的供需基本是匹配的。最后,文章对研究区传粉服务提升提出了管理建议:对于高供给-中/低需求的区域(重点保护区),建议发展低管理强度的有机农业,保护区域内的生境;对于中/低供给-高需求的区域(重点提升区、一般提升区),建议使用养殖蜜蜂提升传粉服务,同时在景观尺度上增加自然/半自然生境比例,建立生态廊道以增加生境之间的连通度;对于供需等级较为一致的区域(重点维持区、一般维持区),建议降低农业区域的管理强度,同时增加生境间的连接度,以实现传粉服务的可持续供给。     

植物护坡及其生态效应研究

河道生态系统中的河岸侵蚀和滨水缓冲带建设倍受关注。以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护坡技术在生态河道坡岸修复中的应用及其生态效应。在不同河段分别采用了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡和复合式生物稳定等3类植物护坡技术。通过对工程实施后3a(2004年~2006年)来的生态监测发现,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。生态河道的植物坡岸修复技术可以在我国各类岸坡的生态修复和边坡稳定中广泛运用。     

The contribution of roadside grassland restorations to native bee conservation

Marginal habitats such as hedgerows or roadsides become especially important for the conservation of biodiversity in highly modified landscapes. With concerns of a global pollination crisis, there is a need for improving pollinator habitat. Roadsides restored to native prairie vegetation may provide valuable habitat to bees, the most important group of pollinators. Such roadsides support a variety of pollen and nectar sources and unlike agricultural fields, are unplowed, and therefore can provide potential nesting sites for ground-nesting bees. To examine potential effects of roadside restoration, bee communities were sampled via aerial netting and pan trapping along roadside prairie restorations as well as roadsides dominated by non-native plants. Management of roadside vegetation via the planting of native species profoundly affected bee communities. Restored roadsides supported significantly greater bee abundances as well as higher species richness compared to weedy roadsides. Floral species richness, floral abundance, and percentage of bare ground were the factors that led to greater bee abundance and bee species richness along restored roadsides. Traffic and width of roadside did not significantly influence bees, suggesting that even relatively narrow verges near heavy traffic could provide valuable habitat to bees. Restored and weedy roadside bee communities were similar to the prairie remnant, but the prairie remnant was more similar in bee richness and abundance to restored roadsides. Restoring additional roadsides to native vegetation could benefit pollinator conservation efforts by improving habitat on the millions of acres of land devoted to roadsides worldwide, land that is already set aside from further development.     

农田缓冲带规划建设与天敌保护效果研究

缓冲带建设可以提供多种生态服务功能,是国内外现代生态农业发展的重要实践措施。论文以北京市顺义区都市型现代农业示范区建设项目为例,探讨农田缓冲带的规划和建设方法,并针对天敌保护效果进行监测,旨在探索村镇尺度下生态农业建设的景观规划途径。主要研究结论:1)经过目标确定、现状调查、总体空间布局设计、工程设计、施工监管与管护5个步骤,在研究区完成了渠道、道路和防护林3种类型共7种模式的农田缓冲带空间布局规划、种植模式设计与建设;2)害虫与天敌取样监测结果表明,人工林地缓冲带具有最大的蜘蛛活动密度,渠道、道路缓冲带等人工边界的天敌/蚜虫比例最高,初步证明了农田缓冲带建设的天敌保护效果;3)今后的生态农业建设应当加强农田缓冲带等生态景观化技术的大尺度空间规划与集成示范,其生态服务功能提升效果还需要针对不同农田类型进行长期监测试验进行验证。     

Hedgerows in an agri-natural landscape: Potential habitat value for native bees

Recent declines in North American honeybee populations have highlighted the importance of native bee conservation, and the need for research on the ecological requirements of native bees in farmland. In this study, we investigated the value of hedgerows as foraging habitat for native bees in mosaics of small-scale agriculture and natural vegetation in two riparian landscapes in southeast Arizona, USA. In the summers of 2002 and 2003, we surveyed bees and flowers in four habitats: hedgerows, agricultural fields, woodlots, and native woodland. We asked: (1) How do hedgerows compare to other available habitats in bee abundance and species richness? (2) How does bee species composition in hedgerows compare to species composition in agricultural fields and woodland? (3) How do flower resources in hedgerows compare to those in fields and woodland?We found that hedgerows were attractive foraging habitat for native bees, especially in early summer, when hedgerows tended to have higher species richness than other agricultural or natural habitats. Cumulative species richness was highest in agricultural fields, although cumulative species richness did not significantly differ among fields, hedgerows, and woodland. While bee faunas overlapped among habitats, bee assemblages in hedgerows were more similar to those in woodland than to those in fields. The hedgerow herbaceous flora was roughly intermediate to that of fields and woodland; hedgerows also supported high densities of woodland-characteristic shrubs. These flowering shrubs were important in attracting bees that were otherwise uncommon in the landscape, including some species that are potentially valuable pollinators of agricultural crops.     

以病虫害控制为中心的农业生态景观建设

化学农药控制农田病虫害面临诸如农药残留、环境污染等问题,而生物农药及生物防治存在着药效缓慢、成本高、防治对象单一等不足,目前缺乏综合、效果明显、环境友好的农田病虫害控制手段。景观生态学研究显示,致病菌、害虫及其天敌种群受到大尺度上景观格局的影响,从而为病虫害控制提供了一条新的途径:通过合理规划农业生态景观格局,在景观尺度上合理安排种植结构和农事活动,从而控制农田病虫害。本文从景观、田块、耕种管理措施3个层次上论述通过农业生态景观建设控制农业病虫害。景观上:应提高半自然生境的面积比例;丰富半自然生境类型和农田生境作物类型;同时注意景观结构异质性的营建;关注景观连接度,使其保持在既有利于天敌昆虫的迁移、又能较好地阻止病虫害传播的水平上;同时还应提升半自然生境斑块的质量。田块上:通过保留原有的农田边界和新建农田植被缓冲带来控制相邻农田中的病虫害;农田缓冲带的建设要与原有的半自然生境及农田边界构成一个整体,建设过程中主要关注植被的搭配,后期要特别注意杂草、割草、施肥、喷药等管理措施。耕种管理措施上:通过景观层次上合理安排间套混作控制农田中的病虫害,同时注重与农林间作,稻田养鱼养鸭等技术体系和休耕、深耕、保护性耕作、有机肥施用等技术措施相结合。最后以哈尼梯田为例,说明整合以上3个层次可构建综合控制病虫害的农业生态景观。     

太行山区不同农业景观生境的蜘蛛群落结构特征及其影响因子

为探索太行山区农业景观中不同生境类型对蜘蛛多样性的影响,采用陷阱法对河北省武安市西部太行山区5种类型生境(核桃林、玉米地、苹果-芍药套作园、次生林、绿海花廊景观带)的地表蜘蛛多样性进行调查。通过分析5种类型生境中蜘蛛多样性分布及其与局部生境因子的相关关系,探讨半自然生境对蜘蛛的保护作用。结果表明:人为干扰会显著降低生境中蜘蛛丰富度和多度;增加植被群落结构的复杂程度会使生境中蜘蛛丰富度显著增加,而蜘蛛的多度显著降低;蜘蛛的多度随生境中枯落物厚度的增加而增加。其中核桃林的蜘蛛Shannon-Wiener多样性显著高于其他4种类型生境,核桃林、次生林和绿海花廊的蜘蛛丰富度显著高于苹果-芍药套作园和玉米地,苹果-芍药套作园和绿海花廊的蜘蛛多度显著高于其他3种生境。玉米地、苹果园-芍药套作和绿海花廊中蜘蛛的群落组成具有较高相似性,而核桃林与次生林中蜘蛛群落结构具有较高异质性。地表枯落物厚度是影响当地蜘蛛群落结构的最主要因素。研究区在农业景观与自然景观的过渡区种植核桃林、苹果-芍药套作园和绿海花廊间作板栗,对蜘蛛多样性的保护都有积极作用;不同的生境因子与不同蜘蛛群落的关系不同,如狼蛛偏向人为干扰较大的苹果-芍药套作园和绿海花廊景观带,所以生产管理时要结合特有的生境条件,对相应的蜘蛛进行合理的保护和高效的利用。研究结果对当地的农业景观生境管理和生物多样性保护具有指导意义。     

Local management and landscape drivers of pollination and biological control services in a Kenyan agro-ecosystem

Arthropods that have a direct impact on crop production (i.e. pests, natural enemies and pollinators) can be influenced by both local farm management and the context within which the fields occur in the wider landscape. However, the contributions and spatial scales at which these drivers operate and interact are not fully understood, particularly in the developing world. The impact of both local management and landscape context on insect pollinators and natural enemy communities and on their capacity to deliver related ecosystem services to an economically important tropical crop, pigeonpea was investigated. The study was conducted in nine paired farms across a gradient of increasing distance to semi-native vegetation in Kibwezi, Kenya. Results show that proximity of fields to semi-native habitats negatively affected pollinator and chewing insect abundance. Within fields, pesticide use was a key negative predictor of pollinator, pest and foliar active predator abundance. On the contrary, fertilizer application significantly enhanced pollinator and both chewing and sucking insect pest abundance. At a 1 km spatial scale of fields, there were significant negative effects of the number of semi-native habitat patches within fields dominated by mass flowering pigeonpea on pollinators abundance. For service provision, a significant decline in fruit set when insects were excluded from flowers was recorded. This study reveals the interconnections of pollinators, predators and pests with pigeonpea crop. For sustainable yields and to conserve high densities of both pollinators and predators of pests within pigeonpea landscapes, it is crucial to target the adoption of less disruptive farm management practices such as reducing pesticide and fertilizer inputs.     

The value of forest strips for understorey birds in an Amazonian plantation landscape

Remnant forest strips are frequently proposed as valuable conservation tools in fragmented tropical landscapes, yet we currently lack evidence to evaluate their potential conservation value for native biota. We examined the potential value for understorey forest birds of 30-year-old riparian and terra firme (unflooded) primary forest strips within a large silvicultural landscape in the north-east Brazilian Amazon, where the matrix is dominated by Eucalyptus plantations. We conducted mist-netting in eight forest strips connected to continuous forest (four of each forest type), with a total of 24 replicate sampling sites located near to (<1 km), far from (2.5-9 km), and within undisturbed forest controls (i.e. 16 samples within the strips, and 8 in controls). Bird communities in both strip types changed with increasing distance along forest remnants into the plantation matrix. Matrix-embedded samples were characterised by a higher representation of birds typical of secondary growth forest but not those typical of the Eucalyptus-dominated matrix. While the long-term viability of the bird populations in these remnants remains unclear, our data demonstrate that forest strips can provide important habitat for many bird species that are otherwise rarely found outside primary forest. Forest strips therefore provide an important tool to enhance biodiversity conservation in plantation landscapes. The relative practical ease with which these areas can be selected and maintained means that the protection of forest strips as part of a wider conservation strategy is likely to have particular appeal to policy makers and landscape managers working in the human-dominated tropics.     

滇东南南瓜传粉昆虫密度对生境丧失的差异性响应

响应多样性理论认为不同传粉蜂对环境胁迫的响应尺度和过程在时空上存在差异,然而目前尚不清楚我国重要农林生态系统传粉蜂对环境胁迫的响应规律。试验以云南省文山州广南县南瓜农田生态系统为研究对象,根据农田景观中自然半自然生境数量和面积的变化梯度和离自然半自然生境的距离梯度选择南瓜样地,抽样调查南瓜样地内熊蜂密度和蜜蜂密度。解译卫星影像获取土地类型数据,分析熊蜂密度和蜜蜂密度同自然半自然生境面积百分率和耕地面积百分率的相关系数,在最大相关系数对应的空间尺度下探索蜜蜂密度和熊蜂密度对生境丧失的响应规律。研究发现,熊蜂密度随自然半自然生境面积百分率的增加而显著增加,但蜜蜂密度并不受自然半自然生境面积的影响。同时,熊蜂密度随耕地面积百分率的增加而显著下降,但蜜蜂密度不受耕地面积的影响。此外,熊蜂密度随离自然半自然生境的距离增加而显著下降,但蜜蜂密度不受距离作用的影响。由此可见,云南省文山州南瓜传粉熊蜂和蜜蜂多度对生境丧失表现出多样的响应规律。熊蜂和蜜蜂对生境丧失的差异性响应可能是保障该区域南瓜受粉的重要机制。