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沙坡头人工固沙区线虫群落对其栖居环境指示作用研究

支德娟  
【摘要】: 本文对沙坡头人工固沙区不同结皮、不同固沙年限、灌区与非灌区、不同固沙植物的线虫群落特征以及沙坡头人工固沙区线虫营养类群的空间异质性分布进行了研究,最后以红卫天然固沙区为参考点,对土壤线虫群落的演变趋势进行了探讨。本文的研究目的在于评价沙坡头土壤线虫群落对其栖居环境的指示作用,为继续加强固定沙丘的管理、保护和监测提供科学依据。 结果表明: 在沙坡人工固沙区,土壤线虫呈明显的表聚集,其主要食物源为微生物,且通常以细菌降解通路占优势,偶见以真菌降解通道占优势,如在秋季藻类结皮和藓类结皮的部分土壤样品。植食性线虫尤其是Rotylenchus在降雨后成为优势属。 在沙坡头人工固沙区不同类型的结皮中,捕食者百分比、线虫数量,所鉴定的线虫属数和成熟度指数随结皮的发育而增高。主要响应曲线(PRC)揭示了土壤线虫群落沿早期结皮包括流动沙丘在内的物理结皮和藻类结皮向晚期结皮苔藓结皮演替的环境梯度发育,线虫群落的发育与生物结皮的发育平行。 随着沙丘的固定,线虫丰度,食真菌线虫、杂食性线虫和捕食性线虫的百分比、成熟度指数、香农指数、均匀度指数和结构指数受沙丘固定年限的影响,这些指标同土壤物理化学性质呈不同程度的相关。冗余分析(RDA)显示了两个明显的环境梯度:沙丘的固定初始和沙丘固定的早晚。沙丘的初始固定效应可以由人工植被的输入得到解释;而沙丘固定的早晚效应则由维管束植物和隐花植物的演替以及固定沙丘土壤物理化学性质的不断变化得到解释。 沙坡头人工固沙区的灌区与非灌区,线虫总数、植食性和杂食性线虫相对丰度、cp类群和多样性指标受有无植被输入或有无灌溉添加的不同程度的影响;主成分分析(PCA)得到了沿第一轴有无植被输入的环境梯度和沿第二轴有无灌溉添加的环境梯度。土壤线虫可以指示沙丘固定方法,即有无人工植被输入和灌溉添加与否。聚类分析结果按照植被输入的有无将线虫群落划分为二个主要的类群。这表明植被的输入比灌溉添加对线虫群落发育更为重要。 在沙坡头26龄和51龄人工固沙区,线虫总数和各营养类群空间异质性分布特征为上层土壤(0-10cm)强于下层土壤(10-20cm)。除植食者外,较晚固定沙丘线虫总数和营养类群的空间异质性高于较早固定的沙丘。线虫群落本身内在的固有性质和植被的介导作用是导致土壤线虫空间分布格局的原因。 人工固沙植物的种类和功能类群分别介导了其下土壤线虫群落的差异。与浅根系的油蒿相比,深根系的柠条和花棒下0-10cm土层线虫的Fu和Fu%,Pr,线虫通路比值,多样性指标存在显著差异:不同种类的人工固沙植物引起其下的土壤线虫群落在0-10cm土层线虫的营养类群多样性不同,10-20cm土层各线虫属线虫的数量、线虫分类单元总数、P1、Om和丰富度指数在柠条和油蒿之间存在显著差异。固沙植物的功能类群比其种类的不同在某种程度上对线虫群落有更大的影响。 沙坡头人工固沙区在0-10cm土壤深度,随着固沙年限的延长,栖居其下的土壤线虫群落有与红卫天然固沙参考点有趋同的倾向,而在10-20cm土壤深度,沙坡头人工固沙区土壤线虫群落与红卫天然固沙参考点的土壤线虫群落相差很大。结皮的盖度、植被的组成和土壤物理化学性质的恢复状态是解释沙坡头人工固沙区土壤线虫群落趋同存异的因素。 由于固定沙丘仍然尚处于其早期发育阶段,成熟度指数的敏感度不足以显示土壤环境变化。或者说,土壤环境的差异在成熟度指数的检测限以下。成熟度指数仅在春季采集的土壤样品中藓类结皮显著高于藻类结皮;较晚固定的沙丘和较早固定的沙丘间相比差异不显著;在灌区和非灌区也不受灌溉或植被输入的影响,它在本研究体系中不是一个灵敏的指标。结构指数同时考虑了线虫营养类群和生活史,这一指数随固定沙丘年限的延长而显著升高。在评价沙丘固定年限过程中比成熟度指数灵敏,它可以有效地指示固定沙丘的演替。 PRC,RDA,PCA和聚类分析在分析土壤线虫群落对不同类型的结皮、不同年限的固定沙丘、灌区与非灌区人工固定沙丘中的响应时,它们给出了满意的结果。以线虫群落的种属组成为数据基础的群落分类与排序方法是反映沙坡头人工固沙区线虫群落对其栖居环境变化的灵敏方法。


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