模拟氮沉降和凋落物组成对柳杉人工林凋落物层土壤动物多样性的影响

摘要

我国由于工业化的迅速发展，南方已成为继欧美之后的第三大氮沉降区，而且有不断发展的趋势。持续的氮沉降可能改变森林的物种组成，影响森林凋落物的多样性，进而影响森林生态系统的物质循环。凋落物作为森林生态系统中物质循环的重要部分，是土壤动物的重要食物来源。因此，凋落物组成的改变在一定程度上制约和影响着土壤动物的种类和数量。但由于土壤生态系统的复杂性和异质性，目前，氮沉降增加对土壤动物群落的影响仍存在很大的不确定性，而氮沉降与凋落物组分改变共同作用于土壤动物的研究更是鲜见报道。基于此，本研究通过野外模拟试验，采用凋落袋法，设置了氮沉降、凋落物组成及其交互作用3种处理，研究了模拟氮沉降与凋落物组成改变对柳杉人工林凋落物层土壤动物群落的影响。氮沉降设置了对照(CK)、低氮(N5)、中氮(N10)和高氮(N15)4个处理;凋落物组成改变设置对照（纯柳杉凋落物，L），柳杉与杉木1∶1混合凋落物(LS)，柳杉与楠木1∶1混合凋落物(LN)3种处理。通过1.5a的实验，取得了以下主要研究结果:
　　(1)柳杉人工林凋落物层土壤动物群落中共检出土壤动物6785只，隶属2门9纲23目84科。其中优势类群4类，即等节跳科、棘跳科、甲螨亚目、前气门亚目，其个体数占总个体数的73.12％。
　　(2)柳杉人工林凋落物中添加外源凋落物后，凋落物层土壤动物密度显著增加(P＜0.05)，土壤动物类群数也增加，但差异不显著;Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀性指数和密度-类群指数显著增加(P＜0.05)，Simpson优势度指数显著降低(P＜0.05)。
　　(3)柳杉人工林凋落物中添加楠木凋落物后，土壤动物密度、类群数以及多样性总体上优于添加杉木凋落物。这表明针阔混交能为凋落物层土壤动物提供较针叶混交更好的生活环境。
　　(4)氮沉降使柳杉人工林凋落物层土壤动物密度增加，高氮处理土壤动物密度显著增加（P＜0.05），类群数降低;氮沉降处理的凋落层土壤动物Shannon-Wiener多样性指数降低，低氮与中氮的Pielou均匀性指数增加，高氮的Pielou均匀性指数降低，低氮与中氮密度-类群指数降低，高氮密度-类群指数增加显著(P＜0.05)，而Simpson优势度指数降低。
　　(5)双因素方差分析表明，氮沉降处理在实验前期只对柳杉人工林凋落物层土壤动物密度影响极显著（P＜0.01)，对其他指数均没影响;在中、后期对各指数均有不同程度的影响。
　　(6)双因素方差分析表明，柳杉人工林凋落物中添加外源凋落物后，在实验前期只对凋落物层土壤动物密度影响显著(P＜0.05)，对其他指数均没影响;在中期对各指数有一定影响;后期只对密度-类群指数DG表现出极显著影响(P＜0.01)，对其他指数无影响。
　　(7)双因素方差分析表明，氮沉降与凋落物组分改变的交互作用在实验前期对柳杉人工林凋落物层土壤动物各指数无影响;在中期对各指数有影响;在后期只对密度-类群指数DG表现出极显著影响（P＜0.01)，对其他指数无影响。
　　综合分析表明，柳杉人工林凋落物中土壤动物群落结构及多样性受到凋落物组成改变的影响，混合凋落物层的土壤动物密度及类群数均高于单一凋落物，且针阔混合要高于针叶混合。与单一凋落物相比，由于混合凋落物多样性更丰富，其组成更复杂，生活在其中的土壤动物个体密度、类群数和多样性指数均有提高，表明混交林为凋落物中的土壤动物提供了较单一纯林更为理想的生境，且针阔混交林要优于针叶混交林。外源氮素的增加会改变凋落物层土壤动物群落结构及多样性，降低群落的类群数和多样性，由于氮沉降的输入促进了一些类群的个体数，抑制了另一些类群的个体数，甚至有的种群已经不适合在该环境下生活，从而导致类群数的减少。当对土壤动物氮沉降一年半后，对土壤动物群落的影响减弱。这些结果不仅进一步证明了土壤动物群落对环境变化的敏感性，而且也表明了氮沉降与凋落物组分改变及其交互作用对土壤动物群落结构有一定影响，同时暗示着氮沉降与凋落物作用下的土壤动物群落变化特征对深入认识环境变化的影响，揭示其机理具有重要意义。

目录

声明

摘要

前言

1 文献综述

1．1 氮沉降及其对森林土壤的危害

1．2 氮沉降对土壤动物的影响

1．3 凋落物与土壤动物间的关系

1．3．1 土壤动物对凋落物分解的作用

1．3．2 混合凋落物对土壤动物的影响

1．3．3 凋落物分解过程对土壤动物的影响

1．4 凋落物和氮沉降交互作用对土壤动物的影响

2 研究的目的及意义

3 研究区域和研究方法

3．1 研究区概况

3．2 研究方法

3．2．1 样地的布设

3．2．2 凋落物袋的制作

3．2．3 模拟氮沉降

3．2．4 样品的采集与处理

3．3 指标计算

3．3．1 多样性指数

3．4 数据处理和分析

4 结果与分析

4．1 柳杉人工林下凋落物层土壤动物群落组成

4．2 凋落物组成改变对凋落物层土壤动物群落的影响

4．2．1 凋落物层土壤动物群落结构变化

4．2．2 凋落物层土壤动物密度类群变化

4．2．3 凋落物层土壤动物多样性变化

4．3 模拟氮沉降对凋落物层土壤动物群落的影响

4．3．1 凋落物层土壤动物群落结构变化

4．3．2 凋落物层土壤动物密度类群变化

4．3．3 凋落物层土壤动物多样性变化

4．4 模拟氮沉降与凋落物组成改变的交互作用对凋落物层土壤动物的影响

5 讨论

6 结论

7 研究不足与展望

参考文献

致谢