巩义市农业景观对土壤动物多样性及其取食活性的影响

发布时间：2020-04-15 19:30

【摘要】：生物多样性是联系景观格局和生态系统服务之间的纽带,其在人类生存及社会可持续发展过程中扮演着重要角色。农业生态系统中,土壤动物多样性具有改善土壤结构及性质、促进物质循环和能量流动、抑制病虫害、维持生态平衡等功能。土壤动物世代周期短、繁殖能力强,对周围环境的改变有较为灵敏的反应,能快速反映生态系统中某些环境因子的变化,常作为农业生态系统中环境指示类群,是生态系统健康评价、生态系统的恢复和重建、生物多样性保护等研究中重要的生物指标。但近年来由于农业景观格局发生改变,导致土壤动物多样性下降,降低了其生态功能的发挥。本研究选取位于黄河中下游具有典型农业景观的巩义市为研究对象,探讨研究区土壤动物多样性及取食活性对多尺度景观异质性的响应。在研究区共布设24个样点,根据各样点的地貌特征分属为山地、丘陵、河川平原三种地貌类型,选取每个样点内极具代表性的生境类型,农田(NT)、人工林(RGL)、自然林(ZRL)或灌丛(GC)中进行节肢动物群落调查和生物取食活性研究。于2017年春季(5月7日-12日)和夏季(9月13日-15日)利用环刀-Tullgren干漏斗法对区内的土壤动物进行取样调查。分析土壤动物群落的类群组成和多样性特征在从不同生境、不同地貌区的空间分布,及春、夏两个季节区内时间动态。基于24个样点为中心的不同半径缓冲区(25 m、50 m、100 m、150 m、200 m、250 m,500m)的景观特征指数(CONTAG),以此来研究说明土壤动物响应的特征尺度,并结合该尺度景观异质性水平,探讨生境、景观和地貌多尺度异质性对土壤动物多样性特征及取食活性的影响。并得出以下主要研究结果:(1)土壤动物群落的类群组成及多样性特征在不同生境类型及不同地貌区之间存在显著差异。夏季山地区不同生境间均有特有种存在,其中灌丛相较于其他三种生境能维持更为丰富的特有种。区内各生境间土壤动物的多样性表现出灌丛个体数显著高于农田、人工林和自然林(P0.05),Margalef丰富度指数也表现为同样的趋势,其中灌丛Margalef丰富度指数与其余三种生境具有明显差异(P0.05),农田、人工林、自然林的Simpson指数均高于灌丛,其中农田、人工林与灌丛Simpson指数存在显著差异,但自然林和灌丛之间Simpson指数差异不明显(P0.05)。另外,区内人工林的类群数、个体数和物种丰富度指数均低于农田。丘陵区自然林中的常见类群数低于农田、人工林和灌丛,总的类群趋势表现为:人工林农田灌丛自然林,其中在农田和人工林两种生境间均有不同类群的特有种,如短跳科、石蜈蚣目、隐翅虫科幼虫、露尾甲科、毛马陆科、丸甲科只在农田中发现,而大孔甲螨总群、球角跳科、麦蛾科、丽蝇科、茧蜂科、管蓟马科及步行虫科幼虫只在人工林发现。从多样性分析结果发现,灌丛的土壤动物个体数和Margalef丰富度指数仍然表现出其优势。灌丛作为一种自然生境,相较于其他三种生境地表植被覆盖率较高,物种类型表现也更为丰富,并且受到人类活动干扰程度低,因此灌丛在对非农生物多样性维持方面的优势更为突出。河川平原区农田和人工林的优势类群和常见类群数总体差异不明显,稀有类群是造成两种生境类群差异的主要原因。农田的个体数和多样性指数均高于人工林生境,其中农田和人工林的Shannon指数具有显著差异(P0.05)。(2)通过对同一生境中不同地貌区的土壤动物多样性特征分析发现,在农田、人工林中,山地均匀度指数均显著高于河川平原和丘陵;在自然林中,山地Shannon指数显著高于丘陵;在灌丛中,山地个体数高于丘陵个体数极为显著。山地区对土壤动物多样性的维持有积极作用。(3)土壤动物群落的类群组成及多样性存在季节差异。春季土壤动物的多度和类群均高于夏季。在夏季,常见类群包括膜翅目、双翅目和鳞翅目等一些大型土壤节肢动物,如:金龟子科、果蝇科和麦蛾科,但这些类群在春季是稀有类群。另外,有部分土壤动物类群只出现在夏季,如:丽蝇科、摇蚊科、麦蛾科和蚁甲科。其中造成春季多度高于夏季的原因主要是由于辐螨亚目这一类群的数量优势在春季尤为明显。在春、夏两个季节之间多样性表现出夏季普遍高于春季,这种规律在山地灌丛和平原人工林最为典型。(4)土壤动物多样性对地貌、景观、生境多尺度景观异质性的响应不同。在150m缓冲区上,景观指数与土壤动物多样性指数之间的关联最为显著,所以150m为土壤动物多样性的特征响应尺度。通过对土壤动物多样性影响的多尺度分析发现地貌、生境对土壤动物多样性具有显著影响,此外生境与景观的交互作用对多样性影响最为显著。另外通过对不同地貌区土壤动物取食活性进行单因素方差分析可知,丘陵人工林土壤动物取食活性高于农田(P0.05),这一结果与丘陵区人工林和农田的土壤动物的类群和Margalef丰富度指数结果一致。而山地和河川平原中的取食活性虽无显著差异,但整体表现出农田土壤动物取食活性高于人工林。
【图文】：

地理位置,巩义市,海拔,丘陵区

2.1 自然地理概况2.1.1 地貌类型研究区位于河南省巩义市，南依嵩山，北临黄河，地处 34°31' N ~ 349' E ~ 113°17' E 之间，处于我国第二阶梯向第三阶梯过渡的边缘位置km，南北宽约 39 km，总面积约 1042 km2。巩义市南高北低，地貌类型海拔差异将研究区分为山地区、丘陵区和平原区三种地貌单元。其中山巩义市的东南部和南部，以低山为主，海拔均在 400-1000m 之间，还包1000m 以上的中山。面积约占区域的 18%。由于海拔较高，坡度较大，比较少。丘陵区位于中部和东北部，，海拔在 200-500m 之间，属于山地向渡地貌，面积约占区域的 39%。河川平原区则位于黄河以南、巩义市西北，面积约占区域的 43%。

示意图,采样点,示意图,研究方法

3 研究方法3 研究方法壤动物样品采集样地的设置区覆盖 4km*4km 网格，在每个网格内布点取样，共布设 24 个样括的地貌类型分设山地、丘陵、河川平原三种取样单元。在每个T)、人工林(RGL)、自然林(ZRL)、灌丛(GC)4 种生境类型，每种，分别进行节肢动物群落调查和取食活性实验研究。具体取样情
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S154.5

【参考文献】