【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(duì)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)發(fā)展離不開(kāi)生物多樣性早已成為共識(shí),且非農(nóng)物種的生存也離不開(kāi)農(nóng)業(yè)景觀所提供的微環(huán)境。農(nóng)業(yè)景觀中的自然、半自然生境(如農(nóng)田邊界、林地、樹(shù)籬和溝渠等)對(duì)棲息于內(nèi)的動(dòng)物有重要的影響。本研究選取黃河下游平原地區(qū)的封丘縣的農(nóng)業(yè)景觀生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象,依據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況,在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,將研究區(qū)分為:農(nóng)業(yè)用地、林地、道路、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、工礦用地、河流、濕地、坑塘、灘涂、溝渠和裸地景觀類(lèi)型,共12種,基本上能夠代表封丘縣的實(shí)際情況。于2013年5月和2014年4月,采用陷阱法對(duì)該區(qū)的農(nóng)田、林地、樹(shù)籬和溝渠四種生境類(lèi)型中的地表節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)行調(diào)查取樣,同時(shí)采集土壤樣品進(jìn)行分析,且在每個(gè)取樣點(diǎn)采用法瑞學(xué)派1×1 m2的樣方法對(duì)植被進(jìn)行調(diào)查。首先為了驗(yàn)證在異質(zhì)性更高的農(nóng)業(yè)景觀中節(jié)肢動(dòng)物豐富度和多度更高的假說(shuō),在地理信息系統(tǒng)技術(shù)和R軟件的支持下,以調(diào)查樣地為中心,用Spearman相關(guān)性分析取樣點(diǎn)周?chē)?00 m、450 m、750 m、1 000 m、1 250 m、1 500 m、1 750 m、2 000 m不同半徑范圍內(nèi)景觀異質(zhì)性與鞘翅目生物多樣性的關(guān)系。根據(jù)樣點(diǎn)景觀斑塊密度的高低和斑塊豐富度的高低,把研究區(qū)47個(gè)樣點(diǎn)劃分為四種景觀類(lèi)型:(1)高的斑塊密度和高的斑塊豐富度(高構(gòu)型高組成),(2)高的斑塊密度和低的斑塊豐富度(高構(gòu)型低組成),(3)低的斑塊密度和高的斑塊豐富度(低構(gòu)型高組成),(4)低的斑塊密度和低的斑塊豐富度(低構(gòu)型低組成)。用鞘翅目的科豐富度和多度來(lái)代表其多樣性。其次為了了解農(nóng)業(yè)景觀動(dòng)態(tài)對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物多樣性的影響,對(duì)研究區(qū)內(nèi)1984—2012年各景觀類(lèi)型面積的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析,然后分析了研究區(qū)地表節(jié)肢動(dòng)物多樣性的變化特征及不同生境間群落相似性的差異,最后基于景觀生態(tài)學(xué)原理,在Arc GIS 10.0和R2.15.2的支持下,以林地生境為例,用豐富度和香農(nóng)多樣性指數(shù)代表林地內(nèi)地表節(jié)肢動(dòng)物的多樣性,選擇代表景觀背景的五個(gè)競(jìng)爭(zhēng)模型:生境特性(H1,2012)、基質(zhì)特性(H2,2012)、生境變化(H3,1984—2012)、基質(zhì)變化(H4,1984—2012)和土壤-環(huán)境條件(H5,2012)從四個(gè)空間尺度上(100,250,350和500 m)進(jìn)行分析,通過(guò)運(yùn)用基于赤池信息量準(zhǔn)則的多模型推理方法,在R軟件里用廣義線性模型(GLM)探究了研究區(qū)近30年(1984—2012年)景觀背景變化對(duì)林地地表節(jié)肢動(dòng)物多樣性的影響。研究表明:(1)封丘縣以農(nóng)業(yè)景觀為主,基質(zhì)為農(nóng)用地。1984年農(nóng)用地占總面積的73.48%,雖然2012年農(nóng)用地面積有所減少,但仍占總面積的67.62%。在研究區(qū)內(nèi),農(nóng)村居民點(diǎn)是第二大的景觀類(lèi)型,在1984和2012年所占的面積分別為10 416 hm2和11 012 hm2,農(nóng)村居民點(diǎn)用地散布于研究區(qū)內(nèi)。農(nóng)業(yè)景觀中的非農(nóng)生境,如林地和溝渠的面積有較快的增長(zhǎng),兩個(gè)年份分別為535 hm2、814 hm2;1 508 hm2、10 417 hm2。由于國(guó)家推行的“退耕還林”等政策,以及人為意識(shí)的提高,封丘縣近30年來(lái)農(nóng)用地面積逐步減少,而非農(nóng)生境面積的增加有利于當(dāng)?shù)厣锒鄻有缘谋Ｗo(hù)。(2)研究區(qū)2013年數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示,農(nóng)田生境的生物多樣性較高,不同生境之間具有一定的差異。在四種多樣性指數(shù)中,農(nóng)田指數(shù)均最高,其次是林地,除豐富度指數(shù)溝渠高于樹(shù)籬外,其余三種指數(shù)均是樹(shù)籬高于溝渠。β多樣性指數(shù)顯示了生境內(nèi)部群落組成的變化幅度和分化程度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)林地生境的群落組成變化幅度最大,且樣點(diǎn)間組成差異性最高,其次是溝渠和樹(shù)籬,農(nóng)田中最低。在2013年的基礎(chǔ)上,對(duì)2014年研究區(qū)內(nèi)不同生境類(lèi)型地表節(jié)肢動(dòng)物生物多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):物種豐富度在溝渠中最高,其次是林地和農(nóng)田,樹(shù)籬中最少;各生境中的多樣性指數(shù)均以溝渠中最高,其次是林地和農(nóng)田,樹(shù)籬中最低。通過(guò)計(jì)算各生境中的β多樣性指數(shù),結(jié)果顯示:林地生境中各樣地的群落組成變化幅度最大,不同樣點(diǎn)間物種組成差異性最高,其次是溝渠和樹(shù)籬,農(nóng)田中最低。這種變化趨勢(shì)表明區(qū)域內(nèi)人為活動(dòng)和生境內(nèi)生態(tài)因子的異質(zhì)性可能起著重要作用。通過(guò)比較2013和2014年的地表節(jié)肢動(dòng)物的多樣性發(fā)現(xiàn),2014年的地表節(jié)肢動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種較為明顯,稀有種較多,常見(jiàn)種偏少,導(dǎo)致豐富度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)和辛普森多樣性指數(shù)偏低,且由于生境內(nèi)部和生境之前的組成差異較為明顯,種群分布不均勻,所以均勻度指數(shù)較低,β多樣性指數(shù)較高。(3)通過(guò)在四種生境內(nèi)比較不同尺度上地表節(jié)肢動(dòng)物與景觀指數(shù)的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)該區(qū)地表節(jié)肢動(dòng)物和不同生境的景觀指數(shù)之間的相關(guān)性存在尺度差異。在農(nóng)田生境中,景觀指數(shù)與地表節(jié)肢動(dòng)物的相關(guān)性最強(qiáng)的是350 m的尺度范圍;林地生境中,景觀指數(shù)與地表節(jié)肢動(dòng)物的相關(guān)性最強(qiáng)的是100 m尺度范圍;溝渠生境中,景觀指數(shù)與地表節(jié)肢動(dòng)物的相關(guān)性最強(qiáng)的是50 m尺度范圍;樹(shù)籬生境中,景觀指數(shù)與地表節(jié)肢動(dòng)物的相關(guān)性最強(qiáng)的是200 m尺度范圍。在今后的研究中,可以直接在最優(yōu)尺度上對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)行更加深入的研究。(4)研究表明,在200 m的尺度范圍內(nèi),景觀組成異質(zhì)性和構(gòu)型異質(zhì)性與鞘翅目的科豐富度和多度相關(guān)性最強(qiáng),鞘翅目的多度在組成異質(zhì)性和構(gòu)型異質(zhì)性均較高的區(qū)域達(dá)到最大,且構(gòu)型異質(zhì)性對(duì)鞘翅目多度的影響顯著,鞘翅目的科豐富度在不同組成異質(zhì)性和構(gòu)型異質(zhì)性的景觀中沒(méi)有顯著差異。在本研究區(qū)景觀的構(gòu)型異質(zhì)性對(duì)鞘翅目多度有著積極的影響,增加研究區(qū)景觀的構(gòu)型異質(zhì)性可以增加鞘翅目的多度。(5)不同景觀背景模型對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物多樣性的影響具有尺度依賴(lài)性。在100 m的尺度下,生境特性(H1)最能夠解釋香農(nóng)多樣性和物種豐富度,但是隨著尺度的增加,生境特性變化(H3)在較大(250、350和500 m)的尺度對(duì)豐富度和香農(nóng)多樣性影響最大,而基質(zhì)特性和土壤—環(huán)境條件(H2和H5)作用不顯著。景觀背景對(duì)林地地表節(jié)肢動(dòng)物的多樣性解釋量達(dá)到40%。建議今后的研究中可以增加其他競(jìng)爭(zhēng)模型的構(gòu)想,以期能更好的理解景觀背景對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物多樣性的影響。
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【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：S185

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本文編號(hào)：2361549