Nat Plants: 植物物种多样性有利于植物与昆虫之间的相互作用

在陆地生态系统中，植物多样性可以提供多种生态系统服务。在人工管理的生态系统中（Managedecosystem），可以通过在管理区域内和周围增加更多的植物种类，或者通过增加周围景观中植被的结构变化来增加植物物种多样性。植物多样性的增加，可以提高初级生产和作物产量，促进对病虫害的自然控制，并减少化学农药的使用。许多研究已证实单作的农业集约化模式对农田生物多样性的有害影响，并报告了单一或少数植物物种对群落多样性的影响。然而，在不同生态系统（Ecosystem）或生物群系（Biome）中，在营养级水平上（Trophiclevels）增加植物物种多样性，对植物、昆虫（植食性昆虫及其植食性昆虫的捕食性、寄生性天敌）的影响，尚未在全球范围内进行探索。

近日，上海市农业科学院蒋杰贤研究员与复旦大学李博教授等团队，联合我国、丹麦、德国、美国、意大利科研人员，报道了植物物种多样性对植物、植食性昆虫及其天敌营养级功能群及其互作的影响。

作者首先分析了全球2900余组多种与单/纯种植物种植的比较试验数据，结果显示：在农业、草原和森林系统，添加其他植物物种，提高了捕食性天敌的丰度和捕食率、寄生性天敌的丰度和寄生率，降低了植食性昆虫的丰度和危害程度，提升了作物产量与品质以及植物生产力；在农业生态系统，只需在主栽作物田块通过种植诱集植物、间套作、果园生草等措施添加1种植物，便可明显增加主栽作物上天敌的数量和多样性。

图1. 植物物种多样性试验研究在全球的布局

作者进一步通过配对和路径数学模型分析，量化营养级功能群之间关系，结果显示在多样化种植的系统里，捕食性和寄生性天敌的增加，导致植食性昆虫的下降，而植食性昆虫数量下降有利于植物的生长发育、繁殖和品质提升。有趣的是，在陆地生态系统，增加植物物种多样性有促成植食性昆虫、天敌和植物三营养级联动的倾向；尤其在多样化种植的农业系统，营养级功能群之间的联动效应更加明显。

图2. 天敌、植食性昆虫和植物互作效应的配对分析

图3. 天敌、植食性昆虫和植物互作效应的路径分析

该成果为降低农药用量、防止农药污染、保护生态环境提供了营养级食物网层面的理论依据。该成果提示，种植者、管理决策者可通过植物物种多样化种植，充分利用天敌提供的生态服务功能；同时，呼吁政府管理部门应该制定相关政策，在生产实践中广泛应用与推广植物物种多样性种植体系，以便更好造福全人类及其居住的地球。

这一成果近期以研究性长篇论文（Article）的形式发表在Nature子刊—Nature Plants上，文章的第一作者是上海市农业科学院万年峰研究员，上海市农业科学院蒋杰贤研究员、蔡友铭研究员和复旦大学李博教授为共同通讯作者。

原文：

https://www.nature.com/articles/s41477-020-0654-y

Global synthesis of effects of plant speciesdiversity on trophic groups and interactions

Nian-Feng Wan, Xiang-Rong Zheng, Li-Wan Fu,Lars Pødenphant Kiær, Zhijie Zhang, Rebecca Chaplin-Kramer, Matteo Dainese,Jiaqi Tan, Shi-Yun Qiu, Yue-Qing Hu, Wei-Dong Tian, Ming Nie, Rui-Ting Ju, Jian-YuDeng, Jie-Xian Jiang, You-Ming Cai, Bo Li

Nat. Plants,2020,6, 503–510, DOI: 10.1038/s41477-020-0654-y

导师介绍

蒋杰贤

https://www.x-mol.com/university/faculty/211024