紫外辐射(UV-B)增强与广食性天敌对不同生态型乌桕的生理生态学影响开题报告

 2022-01-29 18:56:15

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

一、研究目的和意义

本项目使用紫外(uv-b波长)灯管模拟未来紫外辐射强度这一气候环境因子,并在实验中加入适量蜗牛,研究植物广食性天敌与入侵植物之间的相互作用,采用乌桕(入侵生态型与本地生态型)作为试验对象,在源生地建立室外盆栽实验,通过测定两种不同生态型植株的叶片数,株高,叶片面积,生长速率,根冠比及总体生物量,比较这两种不同生态型对紫外辐射增强以及引入广食性天敌后的生理生态学响应。相关文献表明,入侵生态型乌桕在各环境因子的影响下均表现出比本地生态型更为高大,且入侵生态型被天敌昆虫取食危害率显著高于本地生态型[1]-[2]。试验结果将助于对入侵物种进行准确预测和有效控制,减少生物入侵对生态系统功能的破坏。

二、国内外研究概况

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2. 研究的基本内容和问题

一、研究目标

研究乌桕两种不同生态型(入侵生态型和本地生态型)在不同的紫外辐射强度与广食性天敌的相互影响下所产生的生理生态学响应。探究植物入侵生态型的入侵机制,以便达到对入侵物种的准确预测和有效控制的目的。

二、研究内容

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3. 研究的方法与方案

一、研究方法

本试验在一个面积为200平方米的防虫网室内搭建六个直径为3米,高为2.5米的开放式有机玻璃集气室,在集气室离地面高度约1.5米处安装三个紫外灯并均匀平行排列。紫外辐射增强实验设置自然光和比自然光增强20%两个水平,并在盆栽中加入等量蜗牛,用紫外监测仪记录紫外辐射强度,并根据其数值自动调整紫外灯的高度。

二、技术路线

1、研究材料

取用美国和中国本地这两种不同生态型的乌桕作为研究材料,其采集的种子每个生态型各包含四个种群,每个种群的种子必需要于七棵以上的树上采集并混匀取样。

2、试验展开

采集当年的乌桕种子,先洗去种子表面的油脂,并用低浓度的次氯酸钠进行灭菌。2月中旬进行育苗,待植株全部发芽并有两三片嫩叶的时候,便可移栽至塑料盆内记录编号和随机放入玻璃室内。移栽时,要选择长势、高度、叶片数基本一致的植株,并且记录其具体数值。移栽后两星期,待植株长势平稳,开启紫外灯,并定期调整紫外灯高度。六月中旬在盆栽中放入等量广食性昆虫蜗牛,蜗牛个体大小2cm左右,蜗牛处理盆内每盆三只,除了阴雨天外,每间隔20天左右记录株高及叶片数。待到10月中旬,植株基本已停止生长时收割。记录新鲜叶片的叶片数、凋落叶片数、株高,扫描新鲜叶片并通过Scion image软件计算叶片面积。待上述数据记录完全后,将植株根系清洗干净连同叶片、树杆等放进60℃烘箱内烘三天整后,分别称重计算生物量。

4、技术路线

(请查看附件)

5、项目可行性分

(1)研究方法成熟可行:本项目利用紫外辐射灯管模拟太阳紫外辐射增强,此方法均是现今国际上最经济实用,并得到广泛认可的实验方法。采用蜗牛作为植物天敌,利用本研究亦采用目前国际上成熟的常规方法测定土壤碳氮过程、土壤理化特性及生物学特性、作物生产力及生物学等指标。因此,本项目采用的测定方法成熟可行。

(2)研究设施和设备基本配套:本项目相关参数和指标的观测和测定将依托江苏省低碳农业与温室气体减排重点实验室,该实验室具有紫外/可见分光光度计、CNS流动分析仪、Robot系统、Baps系统、TOC仪、气相色谱仪(Agilent 7890)、DELTA V同位素比质谱仪、定量PCR-DGGE系统等分析仪器齐备。实验室还具有用于土壤和植株样品的实验室常规分析仪器,能基本满足项目的需要。

(3)良好的国际合作与交流:申请者的指导老师邹建文教授于2003-2007年曾在美国著名大学Rice University生态与进化生物学系学习和从事合作研究,保持着长期良好的合作关系,共同发表论文数篇。同时,与国际上从事生物入侵研究的一些著名学者美国莱斯(RICE)大学的Ronald Sass教授和Evan Siemann教授等有着良好的交流与合作。

实验设想

实验平台搭建

文献参考

设计实验

乌桕种植

移栽、放入蜗牛

数据记录

样品采集、指标测定

处理及结果分析

实验设想

实验平台搭建

文献参考

设计实验

乌桕种植

移栽、放入蜗牛

数据记录

样品采集、指标测定

处理及结果分析

4. 研究创新点

(1)本项目综合考虑了全球变化中紫外辐射增强和广食性天敌这两个环境因子,能够更为准确的模拟未来全球变化环境。

(2)本项目结合所申请的课题组特有的国际合作交流优势,选用美国和我国的乌桕树种作为实验材料,易于获取,并且具有很强的代表性。

5. 研究计划与进展

2012年4月 调试实验仪器,保证实验平台能够按时正常运作;

2012年5月15日 乌桕树种育苗完成,开始移栽;

2012年5月27日 打开紫外灯(定期调整高度)

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