松嫩沙地固定沙丘土壤动物群落特征及其在凋落物分解中的作用研究

摘要

土壤动物群落特征是土壤动物生态学研究的基础内容。主要包括土壤动物的生态分布、多样性和随时间的变化等。虽然已经在很多地区开展了土壤动物群落特征研究，但是多数集中在森林生态系统，而干旱和半干旱生态系统的研究则相对较缺乏。因此，研究松嫩沙地固定沙丘土壤动物的群落特征可以为半干旱生态系统提供土壤动物学理论基础。
　　土壤动物是生态系统重要的组成部分，其对加速有机质分解和养分转化有重要的功能作用。尽管多数分解是土壤微生物（真菌和细菌）和凋落物本身资源分解代谢的结果，但是土壤无脊椎动物能改变微生物活动和凋落物分解条件。土壤动物主要通过破碎凋落物、消化和刺激微生物活动控制分解过程。土壤动物对凋落物分解的贡献机理包括基底消化、通过破碎增加表面积和加速微生物向凋落物的移植。土壤动物有多种营养作用。特定体型土壤动物类群的排除能显示土壤动物群落组成对凋落物分解速率控制的重要性。随着全球环境变化，土壤动物群落组成发生变化，进而影响分解作用和养分新陈代谢。因此需要了解大型土壤动物、中小型土壤动物和微生物对凋落物分解的影响。
　　研究区选定在吉林省长岭县腰井子羊草草原自然保护区内的松嫩沙地固定沙丘，在固定沙丘阳坡的顶部、中部和底部设置3个生境。
　　根据研究内容的不同，本文主要采用两种实验方法。对于土壤动物群落特征研究，采用国际上通用的土壤动物研究方法——综合定位研究法，即在野外定点进行土壤动物调查。大型土壤动物采用野外就地手捡法获得。中小型土壤动物采用室内Tullgren法分离获得。同时采集样地土壤样品测定土壤含水率及其他土壤理化性质（土壤pH值、有机质、总N和总P含量）。
　　对于土壤动物在凋落物分解中作用的研究，采用另一种国际上通用的研究方法——凋落物袋法。根据土壤动物的一般划分方法，选取3种孔径凋落物袋进行研究:4.7mm（允许大型和中小型土壤动物及微生物作用）、2mm（允许中小型土壤动物和微生物作用）和0.01mm（仅允许微生物作用）。选取松嫩沙地优势植物种贝加尔针茅、燕麦芨芨草、兴安胡枝子和冰草地上部分的凋落物进行研究。将凋落物袋进行野外布设，随后定期取回，用Tullgren法分离4.7和2mm孔径凋落物袋内的土壤动物，测定凋落物的质量损失速率及其与土壤动物群落特征的关系。
　　研究结果显示，研究期内共获得土壤动物61类，平均密度为2238.95个/m2。土壤动物构成上具有明显的半湿润半干旱地区的特点，即鞘翅目昆虫数量较多。从水平分布来看，土壤动物的密度排序是固定沙丘底部＞中部＞顶部，类群数量排序是固定沙丘中部＞底部＞顶部。从土壤动物群落动态特征来看，土壤动物密度的总体趋势是第一年（2007年）明显低于第二年（2008年），但是有的生境个别生境略有出入;土壤动物类群数量在两年相同的取样月份，第一年数值均高于第二年。从土壤动物群落多样性特征来看，3个生境Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数的时间动态特征一致，而Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数动态特征则正好相反。固定沙丘顶部土壤密度和类群数与土壤理化性质均无关，而中部和底部土壤动物密度与某些土壤性质表现出了一定的相关性。
　　研究期内，4种凋落物的分解速率随时间的变化表现出了一定的规律性。尤其是贝加尔针茅和冰草凋落物分解过程可以明显分为两个阶段，首先是快速分解阶段，凋落物质量损失较快，随后很快进入稳定分解阶段，质量损失速率比较平稳。从3种孔径凋落物袋分解速率来看，总体规律是4.7mm＞2mm＞0.01mm，可见土壤动物加速了凋落物分解过程。
　　从凋落物袋内土壤动物特征来看，4.7mm和2mm孔径凋落物袋表现出了一致的特征，个体数量和类群数最多的均是贝加尔针茅凋落物，最少的则分别是燕麦芨芨草凋落物和兴安胡枝子凋落物。
　　从土壤动物对凋落物分解的贡献率来看，不同种凋落物间存在一定的差异性，随时间的变化规律也不同。除兴安胡枝子凋落物外，土壤动物对其他三种凋落物分解的贡献率基本随时间逐渐降低，显示土壤动物的作用越来越小。另外，生境间土壤动物的贡献率也存在一定的差异性，主要是由于地形分异造成的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 土壤动物生态学研究进展

1．1．1 国外土壤动物生态学研究进展

1．1．2 国内土壤动物生态学研究进展

1．2 土壤动物群落学研究进展

1．2．1 土壤动物的群落动态

1．2．2 土壤动物对生态系统健康的指示

1．2．3 土壤动物的多样性

1．2．4 土壤动物之间的相互作用

1．3 土壤动物在凋落物分解中作用研究进展

1．4 立题依据和意义

第二章 研究区概况

2．1 地质地貌

2．2 气候

2．3 土壤

2．4 植被

第三章 研究方法

3．1 凋落物样品的收集和样地设置

3．1．1 凋落物样品的采集和样地选择

3．1．2 凋落物分解袋的准备与放置

3．2 凋落物样品的采集和处理

3．2．1 凋落物样品的采集

3．2．2 凋落物袋内动物的收集和凋落物样品的处理

3．3 土壤动物和土壤样品的采集

3．3．1 研究区土壤动物的采集

3．3．2 土壤动物的分类鉴定

3．3．3 研究区土壤样品韵采集

3．4 凋落物和土壤样品分析

3．4．1 凋落物样品分析

3．4．2 土壤样品分析

3．5 数据统计处理和分析

3．5．1 数据统计和图表制作

3．5．2 土壤动物群落特征分析

3．5．3 数据分析

第四章 固定沙丘土壤动物群落特征

4．1 土壤动物群落的组成和数量特征

4．2 土壤动物群落动态特征

4．2．1 固定沙丘顶部土壤动物群落动态特征

4．2．2 固定沙丘中部土壤动物群落动态特征

4．2．3 固定沙丘底部土壤动物群落动态特征

4．2．4 不同生境土壤动物群落动态特征比较

4．3 土壤动物群落多样性特征

4．3．1 固定沙丘顶部土壤动物群落多样性动态

4．3．2 固定沙丘中部土壤动物群落多样性动态

4．3．3 固定沙丘底部土壤动物群落多样性动态

4．3．4 固定沙丘土壤动物群落多样性动态比较

4．4 土壤动物与土壤理化性质关系

4．4．1 固定沙丘顶部土壤动物与土壤理化性质的关系

4．4．2 固定沙丘中部土壤动物与土壤理化性质的关系

4．4．3 固定沙丘底部土壤动物与土壤理化性质的关系

4．4．4 固定沙丘土壤动物与土壤理化性质的关系

第五章 凋落物分解特征

5．1 凋落物在4．7mm孔径凋落物袋的分解特征

5．1．1 贝加尔针茅凋落物的分解特征

5．1．2 燕麦芨芨草凋落物的分解特征

5．1．3 兴安胡枝子凋落物的分解特征

5．1．4 冰草凋落物的分解特征

5．2 凋落物在2mm孔径凋落物袋的分解特征

5．2．1 贝加尔针茅凋落物的分解

5．2．2 燕麦芨芨草凋落物的分解特征

5．2．3 兴安胡枝子凋落物的分解特征

5．2．4 冰草凋落物的分解特征

5．3 凋落物在0．01mm孔径凋落物袋的分解特征

5．3．1 贝加尔针茅凋落物的分解特征

5．3．2 燕麦芨芨草凋落物的分解特征

5．3．3 兴安胡枝子凋落物的分解特征

5．3．4 冰草凋落物的分解特征

5．4 凋落物分解特征的比较

5．4．1 同一孔径凋落物袋不同物种凋落物分解特征比较

5．4．2 不同孔径凋落物袋同一物种凋落物分解特征比较

第六章 凋落物分解过程中土壤动物群落特征

6．1 4．7mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．1．1 贝加尔针茅4．7mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．1．2 燕麦芨芨草4．7mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．1．3 兴安胡枝子4．7mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．1．4 冰草4．7mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．2 2mm孔径凋落物袋内土壤动物群落动态

6．2．1 贝加尔针茅2mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．2．2 燕麦芨芨草2mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．2．3 兴安胡枝子2mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．2．4 冰草2mm孔径凋落物袋内土壤动物群落特征

6．3 参与凋落物分解与生境土壤动物群落特征比较

6．3．1 土壤动物群落数量和组成特征比较

6．3．2 土壤动物群落多样性特征比较

第七章 土壤动物在凋落物分解中的作用

7．1 土壤动物与凋落物分解的关系

7．1．1 土壤动物与贝加尔针茅凋落物分解的关系

7．1．2 土壤动物与燕麦芨芨草凋落物分解的关系

7．1．3 土壤动物与兴安胡枝子凋落物分解的关系

7．1．4 土壤动物与冰草凋落物分解的关系

7．2 土壤动物对凋落物分解的贡献

7．2．1 土壤动物对贝加尔针茅分解的贡献

7．2．2 土壤动物对燕麦芨芨草分解的贡献

7．2．3 土壤动物对兴安胡枝子分解的贡献

7．2．4 土壤动物对冰草分解的贡献

第八章 结论与讨论

8．1 结论

8．2 讨论

8．2．1 凋落物袋法在凋落物分解研究中的应用

8．2．2 冬季低温对凋落物分解和土壤动物活动的影响

8．2．3 光照对凋落物分解的影响

附录：研究区土壤动物名录

参考文献

后记

在学期间公开发表论文及著作情况