瓜蚜-寄生蜂食物网对农业景观组成的响应及内在机制研究

All species are linked in networks of mutualistic and antagonistic interactions. The importance of conserving these interactions and associated processes has been stressed repeatedly, particularly as humans rely on ecosystem services associated with species interactions, such as pollination and biological control. However, the relationship of food web structure and ecological processes, such as biological control is poorly understood. In the developing process of urban agriculture, little is known about how the landscape compositions affect aphid-parasitoid food web structure and and how this might affect biological control. We use the recently developed approach, quantitative food web, to analyse the structure of melon aphid-parasitoid food web in Beijing area. We describe the structure of the food web, evaluate the key species on the one hand, and test the effect of landscpae composition on the food web structure, on the other. We aim to reveal the main landscpae factors affecting food web. We also study the genetic diversity of melon aphid and its parasitoid to deduce the dispersal pattern of aphid. We try to explore the mechanism in the response of food web to landscpae factors. This research will gain more understanding of the mechanism of how the trophic interaction structure food-web, and explore new approaches in controlling pest by landscape management.

所有物种都被联系在互利或敌对的关系网络中。保护这些作用关系或相关进程的重要性已被人们多次强调，尤其对于人们所依赖的生态系统服务，如传粉和生物防治。但是人们对食物网结构与生态系统服务（如生物防治）的关系仍缺乏了解。在现代都市农业发展进程中，农业景观组成的改变如何影响蚜虫-寄生蜂食物网结构，以及可能影响生物防治服务这些都还不清楚。本项目采用新发展成熟的量化食物网方法，对北京地区瓜蚜-寄生蜂食物网结构进行研究。一方面构建其食物网结构，评估食物网中关键寄生蜂物种；另一方面研究影响食物网结构的农业景观因素，揭示与食物网结构相关的主要景观因子；研究瓜蚜、寄生蜂遗传多样性并分析其转移扩散的规律，探讨农业景观格局对瓜蚜-寄生蜂食物网的影响机制，从而在理论上理解各营养级相互关系对食物网结构形成的作用机理，在实践上探索利用景观格局控制害虫的新途径。

本项目关注温室蚜虫生物防治不断增长的压力和开发新的天敌昆虫需求，从三级营养关系入手，解析瓜蚜及其寄生蜂受到的由城市化进程带来的农业景观变化的影响，通过分析瓜蚜遗传结构、瓜蚜-寄生蜂食物网结构等与景观因素的关系，探讨了瓜蚜扩散规律和天敌控害潜力。研究发现：（1）瓜蚜在多种寄主植物种植区有全年转移为害的特点，从线粒体DNA单倍型上仅能明显区分越冬寄主与夏寄主，而夏寄主之间基因交流频繁，西瓜等春季作物的“纽带”作用明显；（2）温室中瓜蚜的寄生蜂有高度的物种多样性，两年取样共发现8种初寄生蜂和5种重寄生蜂，分别获得线粒体COI序列和核糖体28S序列，以此为例提出应用DNA条形码需要以多个分子标记共同参考；（3）瓜蚜遗传多样性的空间格局暗示了瓜蚜春季扩散规律，富含草地的景观中瓜蚜遗传多样性最高，草地很可能是瓜蚜在春季迁入温室前的过渡寄主；（4）初寄生-重寄生蜂食物网结构受景观因素影响，农田能增加初寄生蜂相对数量，但由于上行效应重寄生蜂也相应增加，消弱了初寄生蜂的生物防治功能。而林地在较小的空间尺度（如500m半径）减少重寄生蜂物种丰富度和相对数量，这提供了景观控制重寄生蜂的可能性。因此，瓜蚜生物防治应该同时考虑将重寄生蜂作为控制对象。本项目探讨了瓜蚜-寄生蜂食物网如何受景观因素的影响，能够为基于景观管理的生物防治策略提供参考依据，同时为天敌寄生蜂物种的开发利用提供参考。