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黄土高原人工刺槐林土壤动物多样性及环境影响机制

文献类型:学位论文

作者祝艳
答辩日期2020-01-13
文献子类博士后
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师陈利顶 ; 汪亚峰
关键词植被恢复 Vegetation Restoration Soil Fauna Functional Group Robinia Pseudoacacia Loess Plateau 土壤动物 功能群 刺槐 黄土高原
学位名称理学
学位专业生态学
其他题名Diversity of soil fauna in Robinia pseudoacacia plantation and and its environmental impact mechanismon on the Loess Plateau of China
英文摘要

       黄土高原是我国植被恢复生态效应研究的热点和重点区域。目前关于黄土高原植被恢复对生物多样性影响的研究主要集中于地上部分,对地下生物多样性,尤其是土壤动物多样性的研究薄弱。土壤动物在陆地生态系统中发挥着重要作用,几乎所有的地下生态学过程都与其有关,其活动不仅对土壤结构的改善,土壤养分及土壤有机质的形成有重要影响,也在调控生态系统地上部分的结构、功能和过程中有着至关重要的作用。本研究以黄土高原人工刺槐林土壤动物为研究对象,基于野外调查和观测实验,研究了刺槐林植被恢复对土壤动物多度、丰富度、群落组成、土壤动物觅食活动的影响。主要得到以下结果:
      (1)调查明确了不同种植年限刺槐林(16、19 和31-Y)、撂荒地(对照)中大型土壤动物多样性。羊圈沟小流域共捕获大型土壤动物2335 头,隶属于23 科。刺槐林中大型土壤动物丰富度和Shannon 指数显著高于对照样地(除16-Y),而多度和Simpson 指数在刺槐样地和对照样地间无显著差异(除16-Y)。刺槐样地和对照样地间捕食者多度和丰富度均无显著差异,而刺槐样地中植食者丰富度显著高于对照样地(除16-Y)。研究还发现,大型土壤动物丰富度/多样性随种植年限的增高而升高(除16-Y)。此外,研究发现不同样地间大型土壤动物群落组成发生显著变化,这与刺槐植被恢复引起的土壤温度和pH 的变化显著相关。这些结果表明,不同功能群节肢动物对刺槐植被恢复的响应不同,刺槐植被恢复及恢复年限对大型土壤动物多样性有促进作用,但这种促进作用在植被恢复早期不显著。
      (2)明确了刺槐林、杨树林和山杏林中土壤动物群落组成及土壤动物觅食活动规律及其与土壤理化性质、林下草本群落的关系。结果显示,三种林地间林下草本植物群落组成明显不同,林下草本植物多度和丰富度在刺槐林中最高。不同林地间大型土壤动物总丰富度没有显著差异,但刺槐林中总多度最高。植食者和腐食者偏好于杨树林,而捕食者偏好于刺槐林。杨树林中大型土壤动物群落组成明显不同于刺槐林和杨树林,这主要是受土壤温度和土壤有机碳调控。结构方程模型分析显示,杨树林中了螨类和跳虫多度较高,从而导致杨树林中土壤动物觅食活动强度较高。这些结果表明,非本地种(刺槐和杨树)的种植对林下草本和大型土壤动物的总多度有促进作用,但对不同功能群动物的影响作用不一致,并且这种影响与种植的树种有关,其中杨树种植对土壤动物多样性及土壤动物觅食活动的促进作用最为明显。
      (3)在黄土高原西南—东北方向沿降雨梯度设置样带(约500 km),布设永寿、宜君、富县、延安、绥德和神木等6 个监测样点,明确了刺槐植被恢复及其恢复年限对大型土壤动物多样性、土壤动物觅食活动的影响,分析了气候(降雨和温度)、土壤(有机碳SOC 和pH)和植被(草本植物多度和丰富度)因子对大型土壤动物多样性的影响。结果显示,刺槐植被恢复显著促进了大型土壤动物多度和丰富度,其中对捕食者和植食者影响最为显著,但这种促进作用随年平均降雨量(MAP)的减少而减弱。林龄对大型土壤动物多度和丰富度无显著影响。大型土壤动物多度和丰富度与SOC 和MAP 呈显著正相关,与土壤pH 呈显著负相关,而对照样地中,均未发现这些相关性。刺槐林中大型土壤动物多度和丰富度空间变化的最佳预测因子为MAP、MAT、pH 和SOC,对照样地中为MAT 和植物丰富度。研究还发现,土壤动物觅食活动随MAP 升高而显著增强,而土壤动物觅食活动与MAT 无显著相关性。这些结果表明,刺槐植被恢复对大型土壤动物多样性具有促进作用,但这种促进作用随MAT 的降低而减弱;刺槐植被恢复可以改变土壤因子和气候因子对大型土壤动物多度和丰富度的影响,进而引起大型土壤动物群落特征的空间变化。
      总体而言,刺槐植被恢复对土壤动物多样性具有促进作用,但这种促进作用在恢复早期不明显,并且促进效果与恢复物种密切相关。刺槐植被恢复对土壤动物多样性的促进作用受气候因子降雨调控,这对于认识黄土高原地区植被恢复效应的区域差异具有重要价值。

页码98
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43721]  
专题生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
祝艳. 黄土高原人工刺槐林土壤动物多样性及环境影响机制[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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