降雨格局改变对蝗灾发生影响的水/养比化学计量反馈调节

Precipitation has been demonstrated to be one of the most important limiting factors to ecosystem productivity in land. Recent model research predicted that thers will be more rainfall in the middle altitude regions while less in lower ones. This changing in precipitation patterns would lead to some dramatic alterations in ecosystems. However, little is known about the responses of plany-animal interactions to the changing water condition and especially the feesback to herbivore population dynamics.We plan to conduct a serious experiments in the Inner Mongolis grassland ecosystem, and in particular we will focus on the ecological significances of soil water and precipitation pattern in regulating the water/nutrients stoichiometric effects of plant (and soil) on the population dynamics and outbreak of a major hamful grasshopper (locust) species Oedaleus asiaticus. This project may provide useful data to enhance our understanding of multitrophic interactions in term of stoichiometric relationships under the background of global climate changes. We intent to discover some key time of locust life history and especially to find the critical role of water regulation. Our studies may also provie scientific basse in decision-making involveing to grassland ecosystem managements.

降雨量是影响和制约许多陆地生态系统生产力的最重要因素之一。未来降雨格局变化趋势是，北半球中纬度地区降雨量将会增加，低纬度热带和亚热带地区降雨量将减少；而南半球热带和亚热带地区降雨量却会有所增加。降雨格局改变将驱动生态系统的生物组分和非生物环境皆发生变化。然而，关于不同营养级间复杂相互作用对降雨格局改变的响应，特别是其间反馈调节机理，目前我们还几乎处于未知状态。本项目拟于内蒙古草原生态系统中研究近20年来最主要的成灾蝗种“亚洲小车蝗”在不同降雨格局和水分条件下同植物和土壤之间的水:养化学计量相互作用，结合自然水分梯度和降水格局变化、多物种群落效应和单种食料植物同蝗虫的细致关系、蝗虫生活史对策和相互适应等方面，通过考察蝗虫生活史和种群动态及其同植物和土壤连续体上的水分-养分比例平衡关系，去验证我们提出的“水/养比”调节蝗灾发生的理论假说，并最终寻求基于水分调节和化学计量调控的草原蝗灾防治方法。

蝗灾于历史上曾带给世界各国人民巨大灾难，其防控长期以来一直困扰各国政府和人民。最近科研工作者提出的 “放牧驱动草原蝗灾发生的植物低氮调节”假说认为,蝗灾可能受蝗虫的食物资源植物中的营养成分（例如氮素）驱动；而根据传统知识和我们先前的野外研究观察，蝗虫的种群动态和生活史可能更多地会受到水分直接制约。因此水/养比例对蝗灾勃发的触发作用可能比单一因素作用更大，而且蝗灾可能通过影响植物和土壤里的水分和养分比例而反过来再调节蝗虫自身的种群动态。为了检验这一假说，我们于内蒙古草原生态系统中，结合自然水分梯度和降水格局变化，研究了多物种群落内部植物的种间关系、种群营养分布格局、物种生态位大小和在蝗虫选择压力下生态位的移动。研究发现：（一）土壤水分和降雨格局对亚洲小车蝗产卵地点、频次、数量影响显著；（二）亚洲小车蝗的食物植物和土壤C:N:P等化学元素的绝对含量和相对比例，均影响到蝗虫的迁飞和种群动态；（三）化学计量生态位模型，可以比较好地反映亚洲小车蝗的生活史规律和预测其种群动态；（四）水/养比在不同季节对植物和蝗虫关系的影响程度不同。本项目首次研究我国北方草原蝗虫-植物的化学计量生态位，结合环境非生物因素和生物因素的水/养平衡同草原生态系统消费者的关系进行研究，把系统里的多种组分和要素达到整体认识，避免了以往研究蝗灾时候考虑单个因素居多的不足，可更好地指导草原蝗灾防治和生态系统保护。