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云杉花墨天牛Monochamus saltuarius属鞘翅目Coleoptera天牛科Cerambycidae沟胫天牛亚科Lamiinae墨天牛属Monochamus，褐梗天牛Arhopalus rusticus属鞘翅目天牛科椎天牛亚科Spondyliites梗天牛属Arhopalus，是危害树木的2种重要蛀干害虫。云杉花墨天牛与褐梗天牛危害寄主的习性，主要是幼虫钻蛀：成虫产卵于树皮间隙或啃食树皮后产卵于韧皮部内，卵孵化后幼虫钻蛀进入树皮内，在韧皮部蛀食形成不规则的虫道，而后钻蛀进入木质部并在此越冬。幼虫在木质部虫道上下左右蛀食，虫道不断扩大，对树体造成极大伤害。2018年云杉花墨天牛首次被中国确认为东北地区松材线虫病的媒介昆虫，同时，红松Pinus koraiensis也被确认为松材线虫的自然感病寄主；褐梗天牛也存在携带松材线虫的可能[1−2]。松材线虫病是毁灭性的森林病害[3]，对松属Pinus植物危害极大，被称为松树的癌症。
生态位模型是利用物种已知的分布数据和相关环境变量，根据一定的算法运算(如利用物种分布点相关联的环境参数)来构建模型，判断物种的生态需求，并将运算结果投射至不同的时间和空间中以预测物种的实际分布和潜在分布[4]。生态位宽度和生态位重叠指数是研究生态位的2个最重要的指数[5−6]，可反映种群对资源的利用能力及所处群落的稳定性。利用生态位研究害虫的种内和种间分布已被广泛应用于害虫的生物学特性和防治技术研究。高娜等[7]研究发现：在黑松P. thunbergii枯立木上松墨天牛M. alternatus在树干2 m以下分布最多；松墨天牛与褐梗天牛资源的相似性较高，褐梗天牛的幼虫在黑松林中主要分布在1~2 m高度处。宋冀营等[8]研究发现：松墨天牛捕食性天敌莱氏猛叩甲Tetrigus lewisi和松墨天牛的伴随度较高。孟维洋等[9]调查发现：在斑克松P. banksiana上云杉花墨天牛幼虫主要分布在10~180 cm高度上，其中20~60 cm高度受害最重。
目前，有关天牛的生态位研究多集中于幼虫的营养生态位，作为东北地区松材线虫病的新媒介昆虫——云杉花墨天牛，国内对于其幼虫分布及生态位的研究较少。在对辽宁省抚顺市苍石林场的林间调查时发现：同一红松林内同时诱到大量云杉花墨天牛与褐梗天牛，两者的寄主都包括红松，并且已对红松资源造成巨大危害。因此，本研究旨在探讨云杉花墨天牛和褐梗天牛幼虫在红松受害木上的垂直空间分布，用生态位方法分析云杉花墨天牛和褐梗天牛的种间关系，计算两者的生态位宽度和生态位重叠指数，明确两者在红松林内的垂直空间生态位与分布格局，进而推测现实分布与潜在分布，以期为探索松材线虫病的蔓延扩散规律提供参考。
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研究区位于辽宁省抚顺市国有清原满族自治县苍石林场(42°10′22″N，124°92′81″E)。该地属中温带大陆性季风气候，年平均气温为5.3 ℃，7月平均气温为22.9 ℃，年平均降水量为806.5 mm。试验林地内建群树种为红松，林内还有零星云杉Picea asperata、落叶松Larix gmelinii分布，林龄为17~20 a。
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2022年7月中旬在试验地随机选取10株被天牛危害的红松(胸径为14.0~17.0 cm，树高为4.1~5.2 m)。树干上可观察到天牛的侵入孔，但无羽化孔。从树干基部伐倒，并将伐桩连同根部刨出。将树干由下至上，分割成木段，按生长顺序编号，运回实验室。
以40 cm为取样单位，并按序编号。解剖观察树体内云杉花墨天牛和褐梗天牛幼虫的数量及分布位置：剥开韧皮部，辨认韧皮部幼虫种类并计数；清理韧皮部的粪便和残渣，记录树干木质部上的侵入孔；将木段纵劈，清理出天牛幼虫，辨认并计数。将收集的云杉花墨天牛和褐梗天牛幼虫，浸入体积分数为75%乙醇中5~10 min，取出后在体视镜下观察并拍照，记录其形态特征。
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以红松的树干作为天牛幼虫的栖息资源，以松树的垂直高度作为资源序列，每40 cm为1个资源等级。①生态位宽度是指物种利用或趋于利用所有可利用资源状态而减少种内个体相遇的程度[13]。可衡量物种资源利用情况，其值大小反映物种在群落中的竞争地位，生态位宽度大的物种能利用更多的资源。采用LEVINS[14]提出方法计算生态位宽度，取值范围为0~1。②生态位重叠指数是2个物种在同一资源位上的相遇频率[15]，反映了不同物种在资源利用上的相似程度或差异性，生态位重叠指数越高，表示物种间的竞争关系越激烈。生态位重叠指数采用PIANKA [16] 的方法计算，此方法也可作为种间竞争系数的测度方法[17]，取值范围为0~1。
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采用SPSS 25.0和Excel分析处理数据。采用单因素方差分析法(one-way ANOVA)分析天牛幼虫在红松树干上的垂直空间分布差异显著性，采用邓肯法(α=0.05)进行多重比较，使用Origin绘图。
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观察发现：云杉花墨天牛与褐梗天牛幼虫的头部和前胸背板具有不同的典型特征(图1)。云杉花墨天牛幼虫形态特征：成熟幼虫整体呈乳白至淡黄色，体长17~24 mm；头部长椭圆形，长大于宽，通常缢缩入前胸背板；前胸背板前缘具密毛，中后方具“凸”形褐色斑纹，盾片前侧角边缘暗褐色，盾片上面具陷斑，不具后背板褶。褐梗天牛幼虫形态特征：成熟幼虫乳白色，体长18~23 mm；头部横阔，呈横向近四边形，宽大于长，后缘中部内凹，两侧中后方较宽，前方狭，通常不缢缩入前胸背板；前胸背板中前方具稀疏毛，左前侧和右前侧呈暗褐色，中后方具“山”形淡黄色斑纹，上具细颗粒状突起，不具后背板褶。
图 1 云杉花墨天牛与褐梗天牛幼虫
Figure 1. M. saltuarius and A. rusticus larvae
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调查结果显示：云杉花墨天牛幼虫在红松上的分布为(87.20±8.45) 头·株−1，褐梗天牛幼虫在红松上的分布为(24.40±2.37) 头·株−1。红松受害木上云杉花墨天牛幼虫呈正偏态分布，地下部分未发现幼虫，地上80~120 cm处分布最多，为(16.40±2.38) 头·株−1，占整株云杉花墨天牛幼虫数量的20.30%，显著高于80 cm以下及120 cm以上高度的幼虫数量(P＜0.05)；40~160 cm处数量占整株云杉花墨天牛幼虫数量的49.60%，为(41.60±6.53) 头·株−1；树干4 m以上幼虫相对较少，占整株云杉花墨天牛幼虫数量的0.92% (图2)。
图 2 云杉花墨天牛与褐梗天牛幼虫在红松受害木上的垂直分布
Figure 2. Vertical distribution of M. saltuarius and A. rusticus larvae on dead standing trees of P. koraiensis
红松受害木地上部分整株均有褐梗天牛幼虫分布，地下部分未发现幼虫。200~280 cm高度处的褐梗天牛幼虫数量最多，为(7.90±1.77) 头·株−1，占总体幼虫数量的33.63%，且显著高于120 cm以下、160~200 cm及320 cm以上的幼虫数(P＜0.05，图2)。
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以红松的树干作为天牛幼虫的栖息资源，以松树的垂直高度作为资源序列，对云杉花墨天牛幼虫和褐梗天牛幼虫进行生态位分析。结果表明：云杉花墨天牛幼虫和褐梗天牛幼虫生态位宽度分别为0.694 4和0.757 6，说明这2种天牛在红松受害木上的垂直空间分布都较为均匀，且褐梗天牛比云杉花墨天牛分布广泛。
云杉花墨天牛幼虫与褐梗天牛幼虫在红松受害木上垂直空间的生态位重叠值为0.804 6，说明两者的生态位在红松受害木垂直空间上高度重叠，对垂直空间资源共享程度较高。
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了解物种空间生态位与分布格局可为种群动态消长、预测物种实际分布和潜在分布提供重要参考依据。本研究结果表明：在寄主红松上，云杉花墨天牛幼虫的数量远超褐梗天牛幼虫的数量。该结果与袁源等[18]在辽宁省抚顺市松材线虫入侵松林内对天牛种类及数量的调查结果类似。这说明在当地红松中，云杉花墨天牛相对褐梗天牛处于优势地位。
本研究发现：云杉花墨天牛幼虫在红松上的生态位宽度达0.694 4，在树干垂直空间上较广泛分布，80~120 cm高度处幼虫数量最多，且在树干上有着在一定高度以上随高度增加数量逐渐减少的趋势，垂直高度上呈正偏态分布。这与时勇等[12]的研究结果类似。云杉花墨天牛幼虫主要分布在树干的中下部，这与松墨天牛[19]、锈色粒肩天牛Apriona swainsoni [20]等种类的天牛幼虫在寄主树干上的分布规律相同。褐梗天牛幼虫在红松上的生态位宽度达0.757 6，树干垂直空间分布较云杉花墨天牛幼虫广，在垂直空间上分布较为均匀，200~280 cm高度处幼虫数量最多。赵建文等[21]研究表明：死亡1 或2 a的黑松枯立木上褐梗天牛幼虫多存在于0~1 m处，而在衰弱树上褐梗天牛幼虫在3~4 m高度处数量最多。天牛虫害发生与多种因素有关，寄主植物、植物生理状态、林龄、地点的不同及林缘小气候条件都可能使天牛产卵高度受到影响。
在4 m以上高度，云杉花墨天牛和褐梗天牛幼虫数量都很少。推测随着树木高度增加，树干直径减小，可供成虫产卵的树体表面积及体积也随之减小，成虫产卵量降低，且捕食昆虫的鸟类会在较高处活动，可能影响天牛成虫活动，从而造成在高处产卵量降低。本研究发现：在红松树干0~40 cm高度处均有云杉花墨天牛幼虫与褐梗天牛幼虫分布，在地下部分均未发现这2种天牛幼虫，故在红松林间防控时，应尽量降低伐桩高度，但是否对疫木伐桩进行伐除或者覆膜处理，还需进一步研究。
生态位宽度可反映物种对特定小生境的占据程度，但不能反映数量的多少，结合研究对象的平均虫口密度，更能反映出其对同一资源的利用程度。褐梗天牛幼虫生态位宽度略高于云杉花墨天牛幼虫，分布更为均匀，但平均每株树内云杉花墨天牛幼虫数量更多，可见云杉花墨天牛对红松的资源利用程度更高。两者的生态位重叠值超过0.8，说明两者在红松垂直空间上有较高重叠，对空间资源的共享程度较高，其生态特性相似度比较高，一定程度上反映了两者存在较大竞争关系。云杉花墨天牛与褐梗天牛在红松林内的竞争激烈程度，还与其资源丰富度以及种群密度有关。李㛃等[15]认为：资源量与供求比以及资源满足生物需要的程度对研究生态位重叠与竞争的关系是非常重要的，生态位有较大重叠的不同物种，随着种群密度的增加，可利用的资源越匮乏，竞争越激烈。研究发现：用人工饲料喂养地中海实蝇Ceratitis capitata与橘小实蝇Bactrocera dorsalis，只有在种群密度很高的情况下，它们物种间才表现出激烈竞争[22]。刘慧等[23]对橘小实蝇和番石榴实蝇B. orrecta幼虫之间的竞争机制研究表明：它们的幼虫生态位重叠指数高，且寄主选择高度一致，随着种群密度的增加，种间竞争加剧，对番石榴实蝇的存活率有较大消极影响。
天牛与其他钻蛀性昆虫之间也存在竞争关系。宋冀营等[24]研究发现：马尾松P. massoniana中松墨天牛与马尾松角胫象Shirahoshizo patruelis、横坑切梢小蠹Blastophagus minor、黑翅土白蚁Odontotermes formosanus等3种昆虫都有较高的生态位相似性，利用共同的空间和营养资源，相互竞争，达到暂时共存。严晓素等[25]对染病黑松上的钻蛀性昆虫的物种组成及生态位进行研究发现：松墨天牛与马尾松角胫象、横坑切梢小蠹、纵坑切梢小蠹Tomicus Piniperda的生态位重叠指数均较高。本次研究中，在红松受害木树干80 cm以下的树干中，还发现存在大量松六齿小蠹Ips acuminatus、松瘤象甲Sipalus gigas幼虫等害虫，猜测可能与云杉花墨天牛、褐梗天牛幼虫争夺生存资源，但其他蛀干害虫对云杉花墨天牛和褐梗天牛幼虫在红松上的生态位分布影响还不清楚，有待进一步调查。
Niche distribution of Monochamus saltuarius and Arhopalus rusticus on host Pinus koraiensis
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摘要:
目的 从垂直空间角度，明确云杉花墨天牛Monochamus saltuarius和褐梗天牛Arhopalus rusticus在红松Pinus koraiensis上的空间分布，探索这2种天牛的种间关系，为其防治措施提供理论基础。 方法 在辽宁抚顺的红松P. koraiensis林中同时监测到云杉花墨天牛与褐梗天牛成虫，且在同一株红松上能发现这2种天牛幼虫。以红松作为天牛幼虫的栖息资源，以红松的垂直高度作为资源序列，选取受天牛危害的红松立木，以40 cm为单位，研究云杉花墨天牛与褐梗天牛幼虫的形态学特征、在红松受害木上的分布位置、生态位宽度及生态位重叠度。 结果 云杉花墨天牛幼虫在红松上的分布为(87.20±8.45)头·株−1，褐梗天牛幼虫在红松上的分布为(24.40±2.37)头·株−1。云杉花墨天牛幼虫在红松上呈正偏态分布，地上80~120 cm处分布最多，为(16.40±2.38)头·株−1，显著高于80 cm以下及120 cm以上高度的幼虫数量(P＜0.05)；褐梗天牛幼虫在红松受害木地上部分均匀分布，200~280 cm高度处数量最多，占总体幼虫数量的33.63%，显著高于120 cm以下、160~200 cm及320 cm以上的幼虫数(P＜0.05)；在红松受害木地下部分均未发现这2种害虫的幼虫。云杉花墨天牛幼虫和褐梗天牛幼虫的生态位宽度有一定差异，分别为0.694 4和0.757 6，生态位重叠指数为0.804 6。 结论 云杉花墨天牛幼虫主要分布在红松树干中下部，褐梗天牛幼虫在红松树干各高度上均匀分布，两者在红松上生态位重叠较高，生态特性相似程度较高，一定程度上表明两者在红松林内有较高竞争关系。图2参25 Abstract:Objective This study aims to clarify the spatial distribution of Monochamus saltuarius and Arhopalus rusticus on Pinus koraiensis from the perspective of vertical space, and explore the interspecific relationship between these two species, so as to provide theoretical basis for their control measures. Method Adults of M. saltuarius and A. rusticus were simultaneously detected in P. koraiensis forest in Fushun, Liaoning Province, and both species of beetle larvae were found on the same P. koraiensis tree. Taking P. koraiensis as the habitat resource of longhorn beetle larvae and the vertical height of P. koraiensis as the resource sequence, P. koraiensis affected by longhorn beetles was selected using 40 cm as a unit to study the morphological characteristics, distribution location, niche width and niche overlap of M. saltuarius and A. rusticus larvae. Result The distribution of M. saltuarius larvae on P. koraiensis was (87.20±8.45) heads per plant, and that of A. rusticus larvae was (24.40±2.37) heads per plant. The distribution of M. saltuarius larvae was positively skewed on P. koraiensis, with the largest distribution of (16.40±2.38) heads per plant at 80 − 120 cm above ground, significantly higher than the number below 80 cm and above 120 cm (P＜0.05). A. rusticus larvae were evenly distributed in the aboveground parts of the affected trees, with the most abundant at a height of 200 − 280 cm, accounting for 33.63% of the total number of larvae, significantly higher than the number below 120 cm, 160 − 200 cm and above 320 cm (P＜0.05). No larvae of these two pests were found in the underground parts of damaged P. koraiensis. There was a certain difference in niche width between M. saltuarius and A. rusticus larvae, with values of 0.694 4 and 0.757 6, respectively, and a niche overlap value of 0.804 6. Conclusion M. saltuarius larvae are mainly distributed in the middle and lower parts of the trunk of P. koraiensis, while A. rusticus larvae are evenly distributed at various heights of the trunk. The ecological niche overlap between the two is relatively high on P. koraiensis, and the degree of similarity in ecological characteristics is relatively high, indicating a high competitive relationship between the two in P. koraiensis forest to a certain extent. [Ch, 2 fig. 25 ref.] -
Key words:
- Monochamus saltuarius /
- Arhopalus rusticus /
- Pinus koraiensis /
- host /
- ecological niche
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随着中国经济的快速发展，花卉的需求量逐年增加，进而对作为花卉栽培基质的泥炭需求也日益迫切[1-2]。泥炭为不可再生资源，具有涵养水源、调蓄洪峰、调节气候、减少污染等生态功能，过度开采势必会造成湿地生态系统的破坏，加剧地球温室效应[3]。因此，寻找和发掘一种性能稳定、价格低廉的泥炭代替基质尤为重要[4]。已有研究表明：园林绿化废弃物堆肥质地疏松、养分全面，具有较强的保水保肥能力，可以替代泥炭用作栽培基质[5]。郝丹等[6]采用10%蛭石、10%珍珠岩和80%(体积比)园林绿化废弃物堆肥混合物作为金盏菊Calendula officinalis栽培基质，可有效提高金盏菊品质；倪肖卫等[7]将园林绿化废弃物堆肥作为基质进行佛甲草Sedum lineare栽培，其中园林绿化废弃物堆肥、蛭石和砂土体积比为6∶4∶1时，混合基质对佛甲草生长促进作用最显著。李燕等[8]研究发现：在泥炭中添加60%~80%的园林绿化废弃物堆肥，可以显著提高红掌Anthurium andraeanum和鸟巢蕨Asplenium nidus的生物量，表明园林绿化废弃物堆肥可以部分替代泥炭作为红掌和鸟巢蕨栽培基质。
波斯菊Cosmos bipinnata为菊科Compositae植物，因其色彩鲜艳，常被用于园林绿化[9]。目前将园林绿化废弃物堆肥用于波斯菊栽培的研究还未有报道。本研究将园林绿化废弃物堆肥替代或部分替代泥炭用作波斯菊栽培基质，并测定与分析栽培基质的理化性质和波斯菊生长状况，探究园林绿化废弃物堆肥用作波斯菊栽培基质的可行性，以期筛选出栽培基质的最佳配比，使园林绿化废弃物得到科学、经济、有效的利用。
1. 材料与方法
1.1 材料
波斯菊种子与供试泥炭(丹麦品氏泥炭)购于北京林大林业科技股份有限公司。供试园林绿化废弃物堆肥材料来源于北京市植物园堆肥厂。制作过程：堆肥前，将园林绿化废弃物、青储饲料和脱硫石膏按照体积比为40∶18∶1进行混合，添加尿素，调节堆肥混合物碳氮比(C/N)至25~30，浇水并维持含水量为60%~70%，再添加5 mL·kg−1微生物菌剂(康氏木霉Trichoderma koningii和黄孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium混合物)，最后将堆肥混合物堆成底面积1 m2、高1 m的堆体。在堆肥全过程中，隔3 d翻堆并补充水分。堆肥至28 d时测定相关指标表明，堆体已完全腐熟。
1.2 方法
1.2.1 试验设计
本研究于2021年6—10月在北京林大林业科技股份有限公司温室苗圃进行。共设置5个处理，每个处理设置5次重复。试验方案见表1。
表 1 试验设计Table 1 Experimental design基质代号
(处理)不同基质配比(体积比) 园林绿化废弃物堆肥/% 泥炭/% T100 100 0 T75 75 25 T50 50 50 T25 25 75 T0 0 100 1.2.2 栽培基质的制备
5个处理的混合栽培基质分别加入质量分数为0.1%的多菌灵杀菌消毒，混合均匀后将其分别装入180 mm×160 mm 的塑料花盆中，用于波斯菊栽培，同时采集栽培基质样品。
1.2.3 栽培管理
选取颗粒饱满的波斯菊种子用装满泥炭的育苗盘统一育苗，每穴1粒种子。育苗20 d后，在育苗盘中选取长势一致的波斯菊幼苗分别移栽到装有5种不同栽培基质的塑料花盆中，每盆1株。栽培期间1周浇水1次，以保证植物生长所需水分，其他管理措施保持一致[6]。栽培100 d后，测定每株波斯菊的花朵数和株高。测定后，将波斯菊整株挖出并用清水清洗干净，测定其鲜质量和根长。
1.2.4 栽培基质理化指标测定
栽培基质的容重、最大含水量、总孔隙度和通气孔隙等4个物理性质指标参考殷泽欣等[10]的方法测定。栽培基质的pH、电导率(EC)、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾等7个化学性质指标参考鲍士旦[11]的方法测定。其中，称取一定量的风干样品并加入无水二氧化碳，风干样品与水的体积比为1∶10，在剧烈震荡10 min并过滤后，测定滤液pH和EC；样品在加入浓硫酸和过氧化氢消煮后分别测定全氮、全磷和全钾，其中采用凯氏定氮法测定全氮，采用752紫外光栅分光光度计测定全磷，采用FP640火焰光度计测定全钾；有效磷通过碳酸氢钠提取，钼锑抗比色法测定；速效钾经乙酸铵提取，火焰光度计测定。
1.2.5 波斯菊生长指标测定
分别用精度为0.01 g的电子秤称量洗净和烘干后的波斯菊地上部分质量和地下部分质量。用0~100 cm软尺测量花盆内基质表面至波斯菊成株最高点的距离作为株高；测定波斯菊根部最长根的长度作为根长；记录每株波斯菊花朵数[6]。
1.2.6 数据处理
采用Office 2016软件进行数据处理，采用SPSS 6.1统计分析软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比较(P＜0.05)。
2. 结果与分析
2.1 不同栽培基质物理性质
2.1.1 容重
由表2可知：随着园林绿化废弃物堆肥所占添加比例增加，不同栽培基质容重逐渐升高。其中，T100处理容重最大，与其他处理差异显著(P＜0.05)；T0处理容重最小，与其他处理差异显著(P＜0.05)。ABAD等[12]指出：栽培基质的理想容重为＜0.40 g·cm−3，且接近0.40 g·cm−3时更优。因此，除T100处理外，其他处理的栽培基质容重均处于理想范围内。其中，T75处理容重更接近理想值。
表 2 不同栽培基质物理性质Table 2 Physical properties of different cultivation substrates处理 容重/(g·cm−3) 最大含水量/% 总孔隙度/% 通气孔隙/% 处理 容重/(g·cm−3) 最大含水量/% 总孔隙度/% 通气孔隙/% T100 0.41±0.03 a 82.67±0.17 a 84.11±0.31 a 23.16±0.16 a T25 0.33±0.02 d 84.33±0.27 b 87.51±0.29 bc 17.88±0.11 c T75 0.39±0.02 b 83.06±0.21 ab 85.32±0.25 ab 20.55±0.24 b T0 0.31±0.03 e 85.95±0.23 b 88.93±0.28 c 15.40± 0.17 d T50 0.37±0.05 c 83.41±0.20 b 86.78±0.21 b 19.79±0.19 b 理想值 ＜0.40[12] 70.00~85.00[13] 70.00~90.00[14] 15.00~30.00[14] 说明：平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05) 2.1.2 最大含水量
由表2可知：随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加，不同栽培基质最大含水量逐渐降低。其中，T0处理最大含水量最高，与T100处理差异显著(P＜0.05)；T100处理最大含水量最低，与T50、T25和T0处理差异显著(P＜0.05)。除T0处理外，其他处理的最大含水量均处于理想基质范围内[13]，能够调节基质通气透水性，为根系生长提供适宜的水气环境。
2.1.3 总孔隙度
由表2可知：随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加，不同栽培基质总孔隙度逐渐降低。其中，T0处理总孔隙度最大，与T100、T75和T50处理差异显著(P＜0.05)；T100处理总孔隙最小，与T50、T25和T0处理差异显著(P＜0.05)，所有处理均符合理想基质的总孔隙度要求[14]。而随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加，不同栽培基质的通气孔隙逐渐升高。其中，T100处理总孔隙最大，与其他处理差异显著(P＜0.05)；T0处理的通气孔隙最小，与其他处理差异显著(P＜0.05)，所有处理均达到基质通气孔隙的理想范围[14]。
2.2 不同栽培基质化学性质
2.2.1 pH
由表3可知：随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加，不同栽培基质pH逐渐升高。其中，T100处理的pH最大，与其他处理差异显著(P＜0.05)；T0处理的pH最小，与其他处理差异显著(P＜0.05)。因此，T100和T75处理超出理想范围[15]，其他处理的pH更符合植物对酸碱度的要求。
表 3 不同栽培基质化学性质Table 3 Chemical properties of different cultivated substrates处理 pH EC/(mS·cm−1) 全氮/(g·kg−1) 全磷/(g·kg−1) 全钾/(g·kg−1) 速效磷/(mg·kg−1) 速效钾/(mg·kg−1) T100 6.64±0.04 a 3.51±0.01 a 35.6±0.7 a 10.9±0.6 a 13.2±0.1 a 143±2 a 8 873±67 a T75 6.51±0.06 b 2.47±0.10 b 29.1±1.2 b 8.6±0.2 b 9.8±0.7 b 131±2 b 6 967±54 b T50 6.42±0.09 c 1.67±0.05 c 22.3±0.6 c 6.1±0.4 c 7.2±0.2 c 117±2 c 5 053±56 c T25 6.37±0.03 d 0.89±0.02 d 15.6±0.8 d 3.4±0.1 d 4.1± 0.4 d 103±1 d 3 136±38 d T0 6.26±0.07 e 0.39±0.03 e 7.7±0.2 e 0.2±0.0 e 0.3±0.0 e 86±1 e 1 218±20 e 理想值 5.20~6.50[15] 0.75~3.49[16] 说明：平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05) 2.2.2 EC
由表3可知：随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加，不同栽培基质EC逐渐升高。其中，T100处理的EC最大，与其他处理差异显著(P＜0.05)；T0的EC最小，与其他处理差异显著(P＜0.05)。因此，除T100和T0处理外，其他基质的EC均处于理想范围内[16]。
2.2.3 养分质量分数
由表3可知：随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加，不同栽培基质全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾质量分数逐渐升高。其中，T100处理养分(全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾)质量分数最高，与其他处理差异显著(P＜0.05)；T0处理养分(全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾)质量分数最低，与其他处理差异显著(P＜0.05)。
2.3 不同栽培基质对波斯菊生物量的影响
由表4可知：与T0处理相比，T100、T75、T50和T25处理波斯菊地上部鲜质量、干质量及地下部鲜质量、干质量均显著增加(P＜0.05)。其中，T50处理波斯菊地上部鲜质量、干质量及地下部鲜质量、干质量最高，T0处理最低，说明T50处理对波斯菊生物量积累效果最优。与T0处理相比，T50处理地上部鲜质量、干质量及地下部鲜质量、干质量分别提高了390.4%、322.2%、145.6%和93.1%。
表 4 不同栽培基质对波斯菊生物量的影响Table 4 Effects of different cultivation substrates on the biomass of C. bipinnata处理 地上部 地下部 处理 地上部 地下部 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g T100 9.77±0.13 d 0.61±0.03 d 1.96±0.07 d 0.42±0.05 d T25 16.59±0.07 b 0.93±0.04 b 2.37±0.11 b 0.51±0.04 b T75 12.01±0.19 c 0.72±0.07 c 2.11±0.13 c 0.47±0.06 c T0 6.48±0.11 e 0.36±0.08 e 1.60±0.24 e 0.29±0.02 e T50 31.78±0.21 a 1.52±0.10 a 3.93±0.06 a 0.56±0.02 a 说明：平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05) 2.4 不同栽培基质对波斯菊生长指标的影响
由表5可知：与T0处理相比，T100、T75、T50和T25处理波斯菊株高、花朵数和根长均显著增加(P＜0.05)。其中，T50处理波斯菊株高、花朵数和根长最优，T0处理最差，说明T50处理能够显著促进波斯菊生长和根系发育，提高波斯菊观赏价值。与T0处理相比，T50处理株高、花朵数和根长分别提高了137.43%、108.99%和95.69%。
表 5 不同栽培基质对波斯菊生长指标的影响Table 5 Effects of different cultivation substrates on growth Indexes of C. bipinnata处理 株高/cm 花朵数/朵 根长/cm 处理 株高/cm 花朵数/朵 根长/cm T100 69.40±8.77 d 4.00±1.00 c 15.70±1.26 d T25 117.89±9.93 b 6.00±1.00 b 24.44±2.21 b T75 84.34±8.41 c 5.33±0.67 b 19.55±1.03 c T0 60.46±7.64 e 3.67±0.67 c 13.45±1.17 e T50 143.55±10.12 a 7.67±0.67 a 26.32±1.78 a 说明：平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05) 3. 讨论
3.1 园林绿化废弃物堆肥对栽培基质物理性质的影响
园林绿化废弃物堆肥结构疏松，具有丰富的大小孔隙，可以提高基质的通气孔隙，降低基质的最大含水量，从而更好地协调基质间空气的流通和水分的运移，提高植物根部呼吸，有利于根系微生物活动[17]。同时，与泥炭相比，园林绿化废弃物堆肥较为紧实，因此，园林绿化废弃物堆肥的添加有利于适当提高基质的容重，增强基质对植物的支撑作用[18]。但是，当园林绿化废弃物堆肥添加比例为100%，栽培基质的容重较大，导致基质的疏松度降低，从而限制了基质与外界的空气交换，不利于植物根系生长[19]。综合可知：园林绿化废弃物堆肥添加体积比以25%~75%为宜，此时栽培基质的容重、最大含水量、总孔隙度和通气孔隙均在理想范围内，可以为植物生长提供适宜的物理环境。
3.2 园林绿化废弃物堆肥对栽培基质化学性质的影响
栽培基质的化学性质反映了基质的酸碱环境和提供养分的能力[16]。园林绿化废弃物堆肥中含有大量的钙、镁、钾等碱性元素和硝酸盐、磷酸盐等可溶性盐，导致园林绿化废弃物堆肥的pH和EC均高于泥炭[20]。因此，随着园林绿化废弃堆肥体积比的提高，基质的pH和EC也逐渐升高。当园林绿化废弃物堆肥与泥炭的体积比≥75%时，基质的pH超出理想范围，不利于植物生长和发育。究其主要原因是由于过高的pH会降低磷、铁、镁等养分的有效性，从而降低基质中有效养分含量。当园林绿化废弃物堆肥添加比例为100%时，还会导致基质EC过高，对植物生长产生抑制作用。这是因为过高的EC会导致基质中的渗透势高于植物根系细胞渗透势，从而造成植物吸收水分和营养物质困难[21]。同时，园林绿化废弃物堆肥中含有大量营养物质，可以为植物的生长提供全面且长效的养分来源[22]，但是，养分质量分数越高并不代表栽培基质越好，只有结合波斯菊生长情况，才能确定园林绿化废弃物堆肥替代泥炭的最佳比例。
3.3 园林绿化废弃物堆肥对波斯菊生长的影响
综合分析可知：园林绿化废弃物堆肥的添加能够显著促进波斯菊生物量积累和根系生长，增加单株花朵数，从而提高波斯菊观赏价值。
T75、T50和T25处理栽培基质疏松多孔，保水保肥性强，养分丰富，能够为波斯菊生长提供适宜的物理环境和充足的养分。但是，T75处理栽培基质pH高于理想范围，会抑制波斯菊根系对养分的吸收，不利于波斯菊地上部分和地下部分的构建[23]。因此，T75处理波斯菊株高、花朵数、根长和生物量低于T50和T25处理。同时，栽培基质中的养分质量分数随着园林绿化废弃物堆肥添加比例的增加而升高，因此，与T25处理相比，T50处理栽培基质养分质量分数较高，更能满足波斯菊生长需求，有利于波斯菊地上部和地下部生物量积累，从而获得较高观赏价值的波斯菊植株。
T100栽培基质含有丰富的营养元素，但存在pH和EC较高及容重较大的问题。过高的pH不仅会抑制植物根部对氯离子(Cl−)、钾离子(K+)和硝酸根离子(NO3 −)等无机离子的吸收，还会引起植物生理干旱，破坏植物组织，影响植物体内新陈代谢[23-24]。过高的EC会降低植物的吸水能力从而引起渗透胁迫，导致植物发生盐害[25]。较大的容重会降低栽培基质通气透水性，不利于植物根部呼吸。因此，T100处理波斯菊株高、花朵数、根长和生物量均显著低于T75、T50和T25处理。
T0栽培基质具有适宜的总孔隙和通气孔隙，能够为波斯菊根系生长提供良好的通气性，但存在容重较小和EC较低的问题。较小的容重会导致基质紧实度降低，不利于基质对植物根系的固定[12]。较低的EC会导致基质中有效养分质量分数下降，不利于波斯菊生物量的积累和花朵数的增加，降低波斯菊观赏价值[24]。此外，T0处理栽培基质养分质量分数显著低于其他处理，不利于波斯菊地上部分和地下部分生物量积累和生长[23]。因此，T0处理下波斯菊株高、花朵数、根长和生物量最低，均显著低于T100、T75、T50和T25处理。
4. 结论
在泥炭中添加适量园林绿化废弃物堆肥制成栽培基质，可以增加基质养分质量分数，提高基质容重、通气孔隙、pH和EC。但园林绿化废弃物堆肥与泥炭的体积比＞75%会导致栽培基质容重、pH和EC超出最优基质范围，不利于波斯菊生长。园林绿化废弃物堆肥部分替代泥炭可以显著提高波斯菊株高、花朵数、根长和地上部分及地下部分生物量，其中，以园林绿化废弃物堆肥∶泥炭为50∶50 (体积比)组成的栽培基质理化性质最为适宜，且波斯菊生长最佳。
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[1] ŽUNIČN-KOSI A, STRITIH-PELJHAN N, ZOU Yunfan, et al. A male-produced aggregation-sex pheromone of the beetle Arhopalus rusticus (Coleoptera: Cerambycidae, Spondylinae) may be useful in managing this invasive species [J]. Scientific Reports, 2019, 9(1): 15 − 17. [2] WANG Yang, CHEN Fengmao, WANG Lichao, et al. Investigation of beetle species that carry the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Steiner and Buhrer) Nickle, in China [J]. Journal of Forestry Research, 2020, 32(4): 1745 − 1751. [3] 叶建仁. 松材线虫病在中国的流行现状、防治技术与对策分析[J]. 林业科学, 2019, 55(9): 1 − 10. YE Jianren. Epidemic status of pine wilt disease in China and its prevention and control techniques and counter measures [J]. Scientia Slivae Sinicae, 2019, 55(9): 1 − 10. [4] 朱耿平, 刘国卿, 卜文俊, 等. 生态位模型的基本原理及其在生物多样性保护中的应用[J]. 生物多样性, 2013, 21(1): 90 − 98. ZHU Gengping, LIU Guoqing, BU Wenjun, et al. Ecological niche modeling and its applications in biodiversity conservation [J]. Biodiversity Science, 2013, 21(1): 90 − 98. [5] 刘思泽, 尹海锋, 沈逸, 等. 间伐强度对马尾松人工林间伐初期林下植被群落物种组成和多样性的影响[J]. 应用生态学报, 2020, 31(9): 2866 − 2874. LIU Size, YIN Haifeng, SHEN Yi, et al. Effects of thinning intensity on species composition and diversity of undergrowth vegetation community in Pinus massoniana plantation at initial stage of thinning [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2020, 31(9): 2866 − 2874. [6] 张德魁, 王继和, 马全林, 等. 古浪县北部荒漠植被主要植物种的生态位特征[J]. 生态学杂志, 2007, 26(4): 471 − 475. ZHANG Dekui, WANG Jihe, MA Quanlin, et al. Niche characteristics of main plant species in desert areas of north Gulang County, Gansu Province [J]. Chinese Journal of Ecology, 2007, 26(4): 471 − 475. [7] 高娜, 姚洪锡, 姜雪峰, 等. 松材线虫染病黑松上松褐天牛与褐梗天牛生态位的研究[J]. 中国森林病虫, 2013, 32(5): 4 − 7. GAO Na, YAO Hongxi, ZHANG Xuefeng, et al. Niche of Monochamus alternatus and Arhopalus rusticus in Pinus thunbergii infected with Bursaphelenchus xylophilus [J]. Forest Pest and Disease, 2013, 32(5): 4 − 7. [8] 宋冀营, 骆有庆, 严晓素, 等. 松褐天牛的捕食性天敌莱氏猛叩甲的生态位[J]. 昆虫知识, 2007, 44(5): 707 − 710. SONG Jiying, LUO Youqing, YAN Xiaosu, et al. The niche of Tetrigus lewisi, a predaceous natural enemy of Monochamus alternatus [J]. Chinese Bulletin of Entomology, 2007, 44(5): 707 − 710. [9] 孟维洋, 王凯军, 铁利伟, 等. 云杉花墨天牛虫害发生与环境条件关系的研究初报[J]. 吉林林业科技, 1997(4): 10 − 12. MENG Weiyang, WANG Kaijun, TIE Liwei, et al. A preliminary report on the relationship between occurrence of Monochamus saltuarius and environmental conditions [J]. Jilin Forest Science and Technology, 1997(4): 10 − 12. [10] 华立中. 天牛幼虫的外部形态及亚科检索图[J]. 昆虫知识, 1992, 29(2): 109 − 112. HUA Lizhong. External morphology and subfamily search map of longhorn beetle larvae [J]. Chinese Bulletin of Entomology, 1992, 29(2): 109 − 112. [11] 钱庭玉. 为害松树的天牛幼虫[J]. 植物检疫, 1990, 4(4): 268 − 272. QIAN Tingyu. The longicorn larvae that damage pine trees [J]. Plant Quarantine, 1990, 4(4): 268 − 272. [12] 时勇, 范立淳, 张彦龙, 等. 云杉花墨天牛幼虫在红松树干上的分布规律[J]. 林业科学, 2022, 58(7): 128 − 133. SHI Yong, FAN Lichun, ZHANG Yanlong, et al. Distribution rule of Monochamus saltuarius larvae in the trunk of Pinus koraiensis [J]. Scientia Slivae Sinicae, 2022, 58(7): 128 − 133. [13] HURLBERT S H. The measurement of niche overlap and some relatives [J]. Ecology, 1978, 59: 67 − 77. [14] LEVINS R. Evolution in Changing Environments [M]. Princeton: Princeton University Press, 1968: 120. [15] 李㛃, 朱金兆, 朱清科. 生态位理论及其测度研究进展[J]. 北京林业大学学报, 2003, 25(1): 100 − 107. LI Jie, ZHU Jinzhao, ZHU Qingke. A review on niche theory and niche metrics [J]. Journal of Beijing Forest University, 2003, 25(1): 100 − 107. [16] PIANKA E R. The Structure of lizard communities [J]. Annual Review of Ecology &Systematics, 1973, 4: 53 − 74. [17] 陈潜, 许志春, 张连生, 等. 褐梗天牛幼虫和成虫空间分布的地统计学研究[J]. 生态学报, 2018, 38(3): 975 − 983. CHEN Qian, XU Zhichun, ZHANG Liansheng, et al. Geostatistical analysis of the spatial distribution of Arhopalus rusticus larvae and adults [J]. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(3): 975 − 983. [18] 袁源, 任利利, 余润, 等. 辽宁抚顺松材线虫入侵松林内天牛种类调查[J]. 应用昆虫学报, 2022, 59(2): 446 − 456. YUAN Yuan, REN Lili, YU Run, et al. Investigation of cerambycid beetle species in pine forests invaded by pine wood nematode in Fushun, Liaoning province [J]. Chinese Journal of Applied Entomology, 2022, 59(2): 446 − 456. [19] 高娜. 松褐天牛寄主选择特性及幼虫生态位的研究[D]. 泰安: 山东农业大学, 2013. GAO Na. Study on Host Choice and Niche of Monochamus alternatus Larvae [D]. Tai’an: Shandong Agricultural University, 2013. [20] 王晓红, 杨忠岐, 张彦龙, 等. 锈色粒肩天牛幼虫在国槐树干上的分布及虫口预测模型[J]. 中国森林病虫, 2015, 34(1): 20 − 22. WANG Xiaohong, YANG Zhongqi, ZHANG Yanlong, et al. Distribution of Apriona swainsoni larva on the trunk of Sophora japonica and the establishment of its population prediction model [J]. Forest Pest and Disease, 2015, 34(1): 20 − 22. [21] 赵建文, 高锋, 董飘, 等. 松材线虫病疫木伐桩剥皮处理对褐梗天牛发生的影响[J]. 山东农业大学学报(自然科学版), 2022, 53(3): 464 − 468. ZHAO Jianwen, GAO Feng, DONG Piao, et al. Effect of peeling treatment to diseased stumps of pine wood nematode on the occurrence of Arhopalus rusticus [J]. Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science Edition), 2022, 53(3): 464 − 468. [22] KEISER I, KOBAYASHI R M, MIYASHITA D H, et al. Suppression of mediterranean fruit flies by oriental fruit flies in mixed infestations in guava [J]. Journal of Economic Entomology, 1974, 67(3): 355 − 360. [23] 刘慧, 龚碧涯, 向敏, 等. 橘小实蝇和番石榴实蝇幼虫之间的竞争机制[J]. 环境昆虫学报, 2023, 45(1): 239 − 245. LIU Hui, GONG Biya, XIANG Min, et al. Mechanism of interspecific competition between Bactrocera dorsalis (Hendel) and Bactrocera correcta (Bezzi) during larval stage [J]. Journal of Environmental Entomoligy, 2023, 45(1): 239 − 245. [24] 宋冀营, 骆有庆, 石娟, 等. 松材线虫染病松树上钻蛀性昆虫生态位的研究[J]. 北京林业大学学报, 2005, 27(6): 108 − 111. SONG Jiying, LUO Youqing, SHI Juan, et al. Niche characteristics of boring insects within Pinus massoniana infected by Bursaphelenchus xylophilus [J]. Journal of Beijing Forestry University, 2005, 27(6): 108 − 111. [25] 严晓素, 武海卫, 李天君, 等. 松材线虫染病黑松上钻蛀性昆虫生态位的研究[J]. 中国森林病虫, 2007, 26(5): 8 − 11. YAN Xiaosu, WU Haiwei, LI Tianju, et al. Niches of borers in Pinus thunbergii infected by Bursaphelenchus xylophilus [J]. Forest Pest and Disease, 2007, 26(5): 8 − 11. 期刊类型引用(8)
1. 王雨桐，孙典韦，王立峰. 南京市园林绿化废弃物资源化利用现状调查及前景模式探讨. 江苏农业科学. 2024(01): 205-210 . 
百度学术2. 尤丽，朱向涛，张前前，李永春，陈霞，薛浩天，朱盼盼，张可玥. 添加农业废弃物配方基质的特性及其对牡丹生长的影响. 植物资源与环境学报. 2024(03): 36-49 . 百度学术3. 高超，石宇航，徐丹妮，王欣怡，裘静怡，解冰冰，王芳. 园林绿化废弃物堆肥对连作色素万寿菊土壤改良和生长发育的影响. 安徽农学通报. 2024(14): 39-43 . 百度学术4. 宋天宇，张璐. 腐熟花生壳和腐植酸复合园林废弃物堆肥对紫苏出苗的影响. 浙江农林大学学报. 2023(02): 304-313 . 本站查看5. 邸琰茗，伊锋，杨子超，王晶，吉利娜. 河道绿化废弃物资源化利用研究. 北京水务. 2023(02): 26-32 . 百度学术6. 徐杰，沈天瑞，周霞萍，薛雅. 含腐植酸的仿生泥炭基质评价与应用研究进展. 腐植酸. 2023(03): 9-14 . 百度学术7. 杨雪艳，殷绍雯. 我国园林绿化废弃物资源利用现状和建议. 再生资源与循环经济. 2023(08): 34-37 . 百度学术8. 陈晨，陈珊珊. 基于园林绿化施工的质量控制策略的优化方案. 中国建筑金属结构. 2023(12): 196-198 . 百度学术其他类型引用(3)
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