黃河下游典型農(nóng)區(qū)中小型土壤動(dòng)物的生態(tài)分布和季節(jié)動(dòng)態(tài).pdf

1、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)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(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)——封丘縣的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，于2014年的4、7

2、、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(duì)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(dòng)物進(jìn)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(gè)典型樣方，每個(gè)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(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，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)）、

3、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(dòng)物多樣性的季節(jié)差異。2014全年共捕獲中小型土壤動(dòng)物44個(gè)類群共6231頭，優(yōu)勢(shì)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）、

4、等節(jié)跳蟲科（Isotomidae）、跳蟲科（Poduridae）、蟻科（Formicidae）、葬甲科（Silphidae）、擬花蚤科（Melyridae）、長(zhǎng)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(gè)類群為稀有類群（多度小于1%）。從總

5、體上來(lái)看，夏季中小型土壤動(dòng)物的多樣性最高；在春、夏、秋三季，農(nóng)田內(nèi)土壤動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)物多樣性，在保持土壤動(dòng)物群落方面有著不可替代的作用；相對(duì)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(guó)家級(jí)的金銀花生產(chǎn)基地——封

6、丘縣內(nèi)，其出產(chǎn)的金銀花具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　其次，研究分析了環(huán)境因子對(duì)中小型土壤動(dòng)物多樣性的影響。在研究中采用中小型土壤動(dòng)物的類群豐富度和類群多度來(lái)代表多樣性，且由于在本研究中中小型土壤動(dòng)物多度與豐富度呈顯著正相關(guān)（P<0.05），故采用中小型土壤動(dòng)物不同類群的多度代表中小型土壤動(dòng)物的多樣性，作為數(shù)據(jù)分析的響應(yīng)變量。為了進(jìn)一步確定每種環(huán)境因子對(duì)土壤動(dòng)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

7、定不同的解釋變量對(duì)中小型土壤動(dòng)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(jī)質(zhì)含量是影響中小型土壤動(dòng)物多樣性的主導(dǎo)因子。植被因子對(duì)土壤動(dòng)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(duì)土壤動(dòng)物多樣性的影響更為顯著。土壤因子對(duì)中小型土壤動(dòng)物的影響也不同，土壤有機(jī)質(zhì)的含量對(duì)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(duì)較弱。傳統(tǒng)的方法（如RDA）只是說(shuō)明有哪些土壤因

8、子會(huì)對(duì)土壤動(dòng)物的多樣性產(chǎn)生影響，而權(quán)重Wi值更進(jìn)一步的解釋了不同的環(huán)境因子對(duì)土壤動(dòng)物多樣性影響的程度。
　　為了比較不同中小型土壤動(dòng)物對(duì)不同土壤有機(jī)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(diǎn)的土壤有機(jī)質(zhì)含量的大小，把20個(gè)樣點(diǎn)去除其中有機(jī)質(zhì)含量的最大值與最小值之后均分為3個(gè)等級(jí)，即高的土壤有機(jī)質(zhì)含量（＞4 g/kg）、中的土壤有機(jī)質(zhì)含量（3~4g/kg）和低的土壤有機(jī)質(zhì)含量（≤3 g/kg），即每個(gè)等級(jí)均包括6個(gè)樣點(diǎn)。之后使用

9、指示值法（IndVal）確定不同的土壤動(dòng)物類群在不同程度的土壤有機(jī)質(zhì)含量?jī)?nèi)的分布情況。通過(guò)指示值法分析得知，中小型土壤動(dòng)物對(duì)不同土壤的有機(jī)質(zhì)含量的偏好不同。在春季林地所捕獲的12個(gè)土壤動(dòng)物類群中，有4個(gè)類群的土壤動(dòng)物偏好高土壤有機(jī)質(zhì)含量（IndVal值在高土壤有機(jī)質(zhì)中最高），尤其是球角跳科、蚜科（Aphididae）和線蚓科（Enchytraediae），個(gè)體集中出現(xiàn)在有著高的土壤有機(jī)質(zhì)含量的樣點(diǎn)；有1個(gè)類群的土壤動(dòng)物偏好中土壤有機(jī)質(zhì)含

10、量，即長(zhǎng)角跳科；有4個(gè)土壤動(dòng)物的類群偏好于低有機(jī)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(jī)質(zhì)含量的指示類群；其余3個(gè)土壤動(dòng)物類群則顯示對(duì)兩類的土壤有機(jī)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（Scolopendra subspinipes）。雙翅目幼蟲和蜈蚣目集中出現(xiàn)在高和低的土壤有機(jī)質(zhì)含量的樣點(diǎn)，而等節(jié)跳蟲科則集中出現(xiàn)在中和低的土壤有機(jī)質(zhì)含量的樣點(diǎn)。
　　最后，研究為了進(jìn)一步理解人類為了從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

11、中獲取惠益而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行改造的同時(shí)，會(huì)對(duì)生活在其中的中小型土壤動(dòng)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(qiáng)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(dòng)物多度之間無(wú)較大差距，但有部分的常見類群和稀有類群僅在林地等生

12、境內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，這說(shuō)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(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田和蔬菜地內(nèi)的土壤動(dòng)物多度較林地等生境已明顯減少，這說(shuō)明林地、金銀花地、樹莓地的存在為冬季的土壤動(dòng)物提供了更為合適的棲息環(huán)境，這對(duì)于整個(gè)土壤動(dòng)物的群落來(lái)說(shuō)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(zhǎng)，外界環(huán)境條件適宜其類群的繁殖，隱翅甲類群開

13、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(dá)到峰值，其主要的活躍地為農(nóng)田和金銀花地，由于此時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)加劇，部分的隱翅甲類群向周圍的生境擴(kuò)散。隨著晝夜溫差等的變化，以及金銀花收獲期的來(lái)臨，金銀花地中的隱翅甲類群開始向林地內(nèi)遷移，此時(shí)類群的活躍地為農(nóng)田和林地。隨著溫度的進(jìn)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(guò)對(duì)隱翅甲科一年當(dāng)中的不同季節(jié)的多樣性動(dòng)態(tài)分布研究，揭示了不同的生境在不同的季