本文關(guān)鍵詞：黃河下游典型農(nóng)區(qū)中小型土壤動物的生態(tài)分布和季節(jié)動態(tài)

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【摘要】：生物多樣性是制約生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)揮的關(guān)鍵因素之一。生物多樣性也是景觀流的基礎(chǔ),它對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的氣候調(diào)節(jié)、水土保持、土壤肥力、物質(zhì)生態(tài)的質(zhì)和量、生物控制等都有重要的作用。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)健康發(fā)展是離不開生物多樣性的,非農(nóng)生物的生存同樣也離不開農(nóng)業(yè)景觀。農(nóng)業(yè)景觀中的自然、半自然生境(如農(nóng)田邊界、林地、樹籬和溝渠等)對棲息于內(nèi)的動物有重要的影響。本研究選取黃河下游平原地區(qū)——封丘縣的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對象,于2014年的4、7、9和11月和2015年4月采用Tullgren漏斗法分離環(huán)刀土樣的方法對該區(qū)的農(nóng)田、林地、金銀花地、樹莓地和蔬菜地內(nèi)的中小型土壤動物進行了相關(guān)的調(diào)查取樣。每季每種生境類型均設(shè)置20個典型樣方,每個樣方之間間隔10 m,采用蛇形采樣法采集土壤樣品(土壤類型均為潮土)進行分析,且在每個取樣點采用法瑞學(xué)派1×1 m2的樣方法對植被進行調(diào)查。首先,研究采用了α多樣性指數(shù)(豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、辛普森多樣性指數(shù))、類群豐富度和類群多度分析了不同生境類型內(nèi)中小型土壤動物多樣性的季節(jié)差異。2014全年共捕獲中小型土壤動物44個類群共6231頭,優(yōu)勢種群(多度大于總捕獲數(shù)10%的類群)共4種,分別為隱翅甲科(Oxytelus Batiuculus)、輻螨亞目(Actinetidida)、花蝽科(Anthocoridae)和甲螨亞目(Oribatida)。常見類群(多度大于1%小于10%的類群)共12種,分別為球角跳科(Hypo-gastridae)、等節(jié)跳蟲科(Isotomidae)、跳蟲科(Poduridae)、蟻科(Formicidae)、葬甲科(Silphidae)、擬花蚤科(Melyridae)、長角跳科(Entomobriyidae)、雙翅目幼蟲(Diptera Larvae)、丸甲科(Byrrhidae)、切葉蟻亞科(Myrmicinae)、葉蟬科(Cicadellidae)和苔甲科(Staphylinoidea)。其余的28個類群為稀有類群(多度小于1%)。從總體上來看,夏季中小型土壤動物的多樣性最高;在春、夏、秋三季,農(nóng)田內(nèi)土壤動物的多樣性要普遍高于其它幾種生境類型,且多樣性指數(shù)顯示,在農(nóng)田中土壤動物的多樣性差異較低,平均豐富度較高,群落分布的均勻程度也較高,是土壤動物空間分布比較集中的生境;在冬季,林地和樹莓地能保持更高的土壤動物多樣性,在保持土壤動物群落方面有著不可替代的作用;相對于蔬菜地和樹莓地,金銀花地可以在春、夏、秋三季保持較高的生物多樣性,且研究區(qū)位于國家級的金銀花生產(chǎn)基地——封丘縣內(nèi),其出產(chǎn)的金銀花具有較高的經(jīng)濟價值。其次,研究分析了環(huán)境因子對中小型土壤動物多樣性的影響。在研究中采用中小型土壤動物的類群豐富度和類群多度來代表多樣性,且由于在本研究中中小型土壤動物多度與豐富度呈顯著正相關(guān)(p0.05),故采用中小型土壤動物不同類群的多度代表中小型土壤動物的多樣性,作為數(shù)據(jù)分析的響應(yīng)變量。為了進一步確定每種環(huán)境因子對土壤動物多樣性的影響程度,研究中使用基于赤池信息量準(zhǔn)則(aic)的多模型推理方法,確定不同的解釋變量對中小型土壤動物多樣性影響的程度(采用權(quán)重wi)順序。結(jié)果發(fā)現(xiàn),土壤中的有機質(zhì)含量是影響中小型土壤動物多樣性的主導(dǎo)因子。植被因子對土壤動物的影響存在季節(jié)性差異,即春季的植被高度和夏季的植被豐富度,對土壤動物多樣性的影響更為顯著。土壤因子對中小型土壤動物的影響也不同,土壤有機質(zhì)的含量對其影響最顯著,其次是ph值,而銨態(tài)氮、土壤水分、速效磷、土壤溫度、活性碳和速效鉀的影響則相對較弱。傳統(tǒng)的方法(如rda)只是說明有哪些土壤因子會對土壤動物的多樣性產(chǎn)生影響,而權(quán)重wi值更進一步的解釋了不同的環(huán)境因子對土壤動物多樣性影響的程度。為了比較不同中小型土壤動物對不同土壤有機質(zhì)含量的偏好,在研究中根據(jù)林地生境內(nèi)不同采樣點的土壤有機質(zhì)含量的大小,把20個樣點去除其中有機質(zhì)含量的最大值與最小值之后均分為3個等級,即高的土壤有機質(zhì)含量(4g/kg)、中的土壤有機質(zhì)含量(3~4g/kg)和低的土壤有機質(zhì)含量(≤3g/kg),即每個等級均包括6個樣點。之后使用指示值法(indval)確定不同的土壤動物類群在不同程度的土壤有機質(zhì)含量內(nèi)的分布情況。通過指示值法分析得知,中小型土壤動物對不同土壤的有機質(zhì)含量的偏好不同。在春季林地所捕獲的12個土壤動物類群中,有4個類群的土壤動物偏好高土壤有機質(zhì)含量(indval值在高土壤有機質(zhì)中最高),尤其是球角跳科、蚜科(aphididae)和線蚓科(enchytraediae),個體集中出現(xiàn)在有著高的土壤有機質(zhì)含量的樣點;有1個類群的土壤動物偏好中土壤有機質(zhì)含量,即長角跳科;有4個土壤動物的類群偏好于低有機質(zhì)含量,尤其是輻螨亞目,可以在研究區(qū)作為林地土壤有機質(zhì)含量的指示類群;其余3個土壤動物類群則顯示對兩類的土壤有機質(zhì)含量的偏好相同,分別是等節(jié)跳蟲科、雙翅目幼蟲和蜈蚣目(scolopendrasubspinipes)。雙翅目幼蟲和蜈蚣目集中出現(xiàn)在高和低的土壤有機質(zhì)含量的樣點,而等節(jié)跳蟲科則集中出現(xiàn)在中和低的土壤有機質(zhì)含量的樣點。最后,研究為了進一步理解人類為了從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中獲取惠益而對生態(tài)系統(tǒng)進行改造的同時,會對生活在其中的中小型土壤動物多樣性產(chǎn)生怎么的影響?研究根據(jù)不同生境的干擾強度大小,把農(nóng)田、林地、金銀花地、樹莓地和蔬菜地劃分為兩種偏向不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生境類型,即偏向供給服務(wù)的農(nóng)田和蔬菜地,和偏向調(diào)節(jié)服務(wù)的林地、金銀花地和樹莓地。研究發(fā)現(xiàn),在春、夏、秋三季,以供給服務(wù)為主的農(nóng)田、蔬菜地與以調(diào)節(jié)服務(wù)為主的林地、金銀花、樹莓地相比,土壤動物多度之間無較大差距,但有部分的常見類群和稀有類群僅在林地等生境內(nèi)被發(fā)現(xiàn),這說明林地等生境在維持生物多樣性方面具有不可忽視的作用和不可替代的地位。且由冬季的統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),農(nóng)田和蔬菜地內(nèi)的土壤動物多度較林地等生境已明顯減少,這說明林地、金銀花地、樹莓地的存在為冬季的土壤動物提供了更為合適的棲息環(huán)境,這對于整個土壤動物的群落來說尤為重要。在研究中以隱翅甲類群季節(jié)性的生態(tài)分布規(guī)律,推斷其在不同季節(jié)的遷移規(guī)律,結(jié)果顯示在春季由于氣溫的回升,植被的生長,外界環(huán)境條件適宜其類群的繁殖,隱翅甲類群開始由樹莓地向農(nóng)田和金銀花地遷移并開始繁殖,在夏季達到峰值,其主要的活躍地為農(nóng)田和金銀花地,由于此時的競爭加劇,部分的隱翅甲類群向周圍的生境擴散。隨著晝夜溫差等的變化,以及金銀花收獲期的來臨,金銀花地中的隱翅甲類群開始向林地內(nèi)遷移,此時類群的活躍地為農(nóng)田和林地。隨著溫度的進一步下降,隱翅甲類群開始向樹莓地中遷移,準(zhǔn)備越冬,等待氣溫的回升,開始新一輪的生命周期。通過對隱翅甲科一年當(dāng)中的不同季節(jié)的多樣性動態(tài)分布研究,揭示了不同的生境在不同的季節(jié)中對隱翅甲科的生態(tài)意義,強調(diào)了林地等非農(nóng)生境對土壤動物多樣性保護的地位。由于研究區(qū)內(nèi)近些年土地類型的單一化較為嚴(yán)重,因此合理的進行景觀規(guī)劃,著重保護非農(nóng)生境,提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的多元化,以生物防治的方法控制研究區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)害蟲,對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展以及可持續(xù)性有著重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S154

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