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《河南大学》 2016年
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黄河下游典型农区不同尺度景观异质性对中小型土壤动物群落的影响

李子晗  
【摘要】:高强度的农业开发导致农业景观中自然与半自然生境不断减少,这使得许多的非农生物失去它们的食物来源和栖息地及庇护场所,导致了农田系统内生物多样性的丧失。加之集约化管理程度的随之增加,进一步导致农业景观异质性的降低。而农业景观异质性的高低对于维持与保护生物多样性具有重要的意义。其中,农业景观中自然及半自然生境不仅为生物提供庇护场所、物种源、越冬场所及食物来源等,而且在维持农业景观生物多样性方面也发挥着不可忽视的作用。因此,加强对农业景观中自然与半自然生境的建设和保护具有重要的意义。本研究选取黄河下游典型农区封丘县为研究对象,对该研究区不同尺度景观异质性对中小型土壤动物的影响进行了调查研究。在样地尺度,基于31个调查样地不同半径缓冲区(25 m、50 m、100 m、150 m、200 m、250 m)的最优景观指数蔓延度指数(CONTAJ),将样地划分为不同景观异质性水平:景观异质性较高的样地、景观异质性中等的样地和景观异质性较低的样地;在生境尺度,基于区内主要为农田、林地主要异质性类型,在各样地分别选取这两种生境调查土壤动物;田间尺度上,分别于2014年的春季、夏季、秋季、冬季和2015年的春季在每种生境中心和边缘用环刀(100 mL)取土后通过Tullgren法分离获取中小型土壤动物。对不同生境与田间尺度土壤动物群落的组成分布及其季节和年际变化情况进行分析。采用多因素方差分析探讨研究区样地、生境和田间不同尺度景观异质性对中小型土壤动物多样性的影响。最后利用CANOCO4.5中典范对应分析(CCA)探究生境尺度不同环境因子(植被盖度,植被高度,植被丰富度,土壤含水量,土壤容重,土壤酸碱度,速效磷,土壤有机质,总氮,活性炭)对土壤动物类群分布的影响。研究表明:(1)通过四个季节调查共采集土壤动物10951只,分属57个类群。其中甲螨亚目(Oribatida)、辐螨亚目(Actinedida)、隐翅甲科(Staphilinidae)和花蝽科(Anthocoridae)为优势类群,常见类群为长角榠科(Entomobryidae)、等节榠科(Isotomidae)、榠虫科(Poduridae)、蚁科(Formicidae)、双翅目幼虫(Diptera larvae)、葬甲科(silphidae)、苔甲科(scydmaenidae)、露尾甲科(nitidulidae)、拟花蚤科(scraptidae)、鞘翅目幼虫(coleopteralarvae)和叶蝉科(cicadellidae)。田间尺度土壤动物个体数、物种丰富度指数、simpson多样性指数和shannon指数均表现为农田边缘农田中心林地边缘林地中心。其中,农田边缘的物种丰富度指数、simpson多样性指数和shannon指数显著高于林地中心(p0.05),其他多样性指数在农田中心、农田边缘、林地中心及林地边缘间无显著差异(p0.05)。(2)研究区内中小型土壤动物的的总个体数与总类群数的季节变化趋势大抵相同:夏季秋季春季冬季。而对于生物多样性来说,在不同季节中,在春季中,除农田中心的土壤动物群落的物种丰富度显著高于林地中心与林地边缘外(p0.05),其他多样性指数在林地中心及边缘和农田中心及边缘均无显著差异(p0.05);而在夏季、秋季这两个季节中土壤动物多样性指数在林地中心及边缘和农田中心及边缘均无显著差异(p0.05);而对于冬季来说,林地边缘的物种丰富度指数和shannon指数显著高于农田中心(p0.05),其他多样性指数在农田中心、农田边缘、林地中心和林地边缘间无显著差异(p0.05)。对于同一生境不同季节来说,农田中心、农田边缘、林地中心和林地边缘的土壤动物多样性指数分别在春季、夏季、秋季、冬季均有显著差异,其中对于农田中心和农田边缘来说,土壤动物个体数、物种丰富度指数、simpson多样性指数和shannon指数均表现为夏季秋季春季冬季。而对于林地中心来说,个体数、物种丰富度指数、simpson多样性指数和shannon指数均表现为夏季秋季冬季春季。对于林地边缘来说,个体数表现为:夏季秋季春季冬季,而物种丰富度指数、simpson多样性指数和shannon指数表现为夏季秋季冬季春季。对于农田中心、农田边缘、林地中心和林地边缘的个体数、物种丰富度指数、simpson多样性指数和shannon指数在不同年际间进行方差分析发现,除林地中心和林地边缘的物种丰富度指数、simpson多样性指数和shannon指数在2015年春季显著高于2014年春季(p0.05),其他指数在年际间均无显著差异(p0.05)。通过对该研究区的土壤含水量、土壤温度以及地表植被的高度和盖度和土壤动物的丰富度和shannon-wiener多样性指数的季节变化趋势进行研究发现土壤动物的丰富度和shannon-wiener多样性指数随着土壤含水量、土壤温度以及地表植被的高度和盖度的变化而发生变化。(3)样地、生境、田间3个尺度中,虽然样地尺度对中小型土壤动物的影响并不显著,但在25 m的尺度范围景观异质性指数对中小型土壤动物的影响是具有意义的。而生境尺度对中小型土壤动物群落的影响最为显著。在生境尺度上,对土壤动物群落组成与10个环境因子进行综合典范对应分析(CCA)发现,土壤动物群落的分布与地表植被之间存在明显的关系,在生境尺度上土壤动物群落的组成受土壤特征和植物结构等多种因素的综合作用,其中土壤含水量、植被盖度和植物高度以及pH、土壤总氮和土壤有机质是影响土壤动物群落发生变化的因素。
【关键词】:中小型土壤动物 多样性 多尺度响应 景观异质性 黄河下游农区
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S154
【目录】:
  • 摘要4-7
  • ABSTRACT7-13
  • 1 绪论13-21
  • 1.1 选题背景及意义13-14
  • 1.2 研究内容14
  • 1.3 国内外研究现状14-18
  • 1.3.1 土壤动物群落结构研究14-15
  • 1.3.2 土壤动物群落的动态变化研究15-16
  • 1.3.3 生境尺度环境因子与土壤动物多样性关系研究16-17
  • 1.3.4 景观异质性对生物多样性的多尺度影响研究17-18
  • 1.4 研究创新18-21
  • 2 研究区概况21-25
  • 2.1 自然地理概况21-22
  • 2.2 社会经济概况22-25
  • 3 研究方法25-31
  • 3.1 样地的设置25
  • 3.2 样品采集与鉴定25-26
  • 3.3 数据分析26-29
  • 3.3.1 景观异质性分析26-28
  • 3.3.2 物种多样性特征分析28
  • 3.3.3 统计分析28-29
  • 3.4 技术路线29-31
  • 4 土壤动物群落结构特征分析31-39
  • 4.1 农田与林地的土壤动物群落组成31-35
  • 4.2 农田与林地土壤动物群落多样性比较35-36
  • 4.3 小结36-39
  • 5 土壤动物群落特征的季节及年际变化39-57
  • 5.1 土壤动物群落的季节变化39-48
  • 5.1.1 土壤动物群落组成的季节变化39-45
  • 5.1.2 土壤动物多样性的季节动态45-48
  • 5.2 土壤动物群落的年际比较48-51
  • 5.2.1 土壤动物群落组成的年际比较48-50
  • 5.2.2 土壤动物多样性的年际比较50-51
  • 5.3 土壤动物群落的季节及年际变化的影响因素分析51-54
  • 5.4 小结54-57
  • 6 景观结构对土壤动物多样性的多尺度影响研究57-63
  • 6.1 土壤动物群落与环境因子的关系57-59
  • 6.2 景观异质性对土壤动物群落的多尺度影响59-60
  • 6.2.1 景观异质性对土壤动物群落的影响59-60
  • 6.2.2 土壤动物群落对景观结构的多尺度响应60
  • 6.3 小结60-63
  • 7 结论63-67
  • 附录67-77
  • 参考文献77-87
  • 致谢87-88

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