南方不同森林类型土壤节肢动物多样性研究

摘要

土壤节肢动物是土壤生态系统的重要组成部分，在分解生物残体、改善土壤理化性质、促进土壤物质循环和能量转化过程中发挥着重要作用。土壤节肢动物群落组成和结构特征对生境变化具有较为敏感的响应，土壤节肢动物群落结构和多样性特征，能客观反映生态系统的健康和稳定程度。作者通过对天然林与人工油茶林土壤节肢动物群落结构和多样性研究，从生物多样性保护和生态系统健康稳定的角度来探讨了不同森林类型土壤节肢动物多样性特征，为自然保护区管理和生物多样性保护提供了理论参考。本文以尖峰岭热带山地雨林、八大公山亚热带天然次生林和湖南耒阳人工油茶林等不同生境的土壤节肢动物为研究对象，于2014年至2016年通过Tullgren干漏斗法和巴氏罐法收集土壤节肢动物，再对收集到的土壤动物进行分类统计，然后采用群落多样性特征分析、群落相似性分析、方差分析和相关分析等分析方法，系统探讨了土壤节肢动物多样性特征与林分类型、海拔、纬度、季节、土壤理化性质和人为干扰等各生境因子的关系。结果如下:
　　(1)对人工油茶林的土壤跳虫和土壤罐诱节肢动物多样性特征研究表明，油茶成林地比幼林地土壤动物的多样性指数高，多样化的地被物有利于提高土壤动物的多样性，垦复和施肥等人为干扰显著地降低土壤跳虫的多样性，却有利于增加罐诱土壤动物的多样性，水源对林地跳虫和罐诱动物的多样性提高有显著促进作用。
　　(2)对八大公山亚热带天然次生林和人工油茶林土壤跳虫和罐诱节肢动物比较研究结果表明:亚热带天然次生林土壤跳虫群落多样性显著高于人工油茶林，多样化的植被和丰厚的凋落物有利于提高土壤跳虫丰富度和多样性。天然次生林不同生境间土壤跳虫群落相似性高于不同垦复方式的人工油茶林生境，天然次生林与人工林之间罐诱节肢动物群落相似性低。
　　(3)八大公山天然次生林土壤节肢动物多样性研究表明:八大公山土壤节肢动物类群丰富、群落多样性高，均以蜱螨目和弹尾目为优势类群，以膜翅目蚁类、双翅目幼虫、鞘翅目和伪蝎目为常见类群，且凋落物层的类群数和个体数都远高于土壤层，但不同生境土壤节肢动物的个体数量和群落多样性差异显著，凋落物层较厚的落叶阔叶林个体数量显著高于常绿落叶阔叶混交林和常绿阔叶林。Pearson相关性分析表明，土壤节肢动物群落多样性与土壤有机质、全氮、全磷含量具有极显著的正相关，与土壤全钾含量和pH值呈现极显著负相关，而与土壤Ca和Mg含量相关性不显著。土壤节肢动物群落对季节变化也具有明显的响应，其个体数量表现为秋季（11月）＞春季（4月）＞夏季（7月），群落多样性表现为夏季＞春季＞秋季，且夏季显著高于春季和秋季。
　　(4)八大公山土壤跳虫多样性研究表明:凋落物数量、土壤理化性质对土壤跳虫群落结构与多样性具有显著影响。土壤跳虫个体数、类群数、多样性指数和丰富度指数大小顺序为落叶阔叶林＞常绿阔叶林＞常绿落叶阔叶混交林，且跳虫主要类群与生境的土壤有机质、全氮呈显著正相关，与土壤全钾、pH呈显著负相关。季节对土壤跳虫群落结构与多样性同样具有显著影响，春季（4月）土壤跳虫类群数最多，多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均最高，群落结构最复杂;秋季（11月）个体数量最多，但均匀度和丰富度最低。
　　(5)尖峰岭热带山地雨林土壤跳虫多样性研究表明:与亚热带天然次生林相比，物种丰富度和群落多样性较高，平均密度较低。其优势类群为长(姚)属、符姚属、短角(姚)属，并有爪(姚)属、盐长(姚)属、颚毛(姚)属等具热带性质的类群，群落热带成分明显。地形对尖峰岭热带山地雨林土壤跳虫群落影响较大，不同海拔和坡位的生境土壤跳虫群落多样性差异显著。土壤肥力对土壤跳虫群落也有一定影响，其中，土壤跳虫群落类群数与Shannon-Wiener多样性、Margalef丰富度和土壤pH值显著正相关，个体数量与土壤有机质、全氮含量显著正相关，Pielou均匀度与有机质含量显著负相关，Simpson优势度与土壤pH值显著负相关。旱季末土壤跳虫群落类群数、个体数和多样性指数均低于雨季末。
　　土层变化、纬度变化、海拔变化、林分类型变化、土壤理化性质变化和人为干扰等生境因子不同程度影响着土壤节肢动物的群落结构和多样性。在不同条件下，环境因子对土壤动物群落结构和多样性的作用机理并不一致。各环境因子也并不是单独作用于土壤动物，而是交互作用共同影响其群落结构和多样性特征。分析不同生境土壤节肢动物群落多样性的差异和变化，除了要考察气候、土壤理化性质等无机环境因子，还要综合考虑植被、不同土壤节肢动物类群的食性以及与其它土壤动物的营养关系等。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 土壤动物研究方法

1．2．1 土壤动物的分类

1．2．2 土壤动物的群落生态学研究

1．3 国内外土壤动物研究现状

1．3．1 国外土壤动物研究

1．3．2 国内土壤动物研究

1．4 土壤节肢动物群落研究进展

1．4．1 土壤节肢动物群落结构研究

1．4．2 土壤节肢动物群落多样性的影响因子

1．4．3 土壤节肢动物的生态功能

1．5 研究意义

1．6 研究地点、内容及技术路线

1．6．1 研究地点和内容

1．6．2 技术路线

第二章 亚热带不同生境土壤跳虫及罐诱节肢动物多样性

2．1 研究区概况

2．1．2 研究样地概况

2．2 研究方法

2．2．1 材料和工具

2．2．2 采样、分离和鉴定

2．2．3 数据分析

2．3 研究结果

2．3．1 土壤跳虫的群落特征

2．3．2 罐诱节肢动物的群落特征

2．4 讨论

2．4．1 天然次生林土壤节肢动物群落结构复杂，多样性指数高

2．4．2 地表植被对天然次生林土壤节肢动物多样性有显著影响

2．4．3 适度垦复有利于提高人工油茶林节肢动物多样性

2．5 本章小结

第三章 亚热带天然次生林不同生境土壤节肢动物多样性

3．1 研究区概况

3．1．2 研究样地概况

3．2 研究方法

3．2．1 采样、分离和鉴定

3．2．2 数据分析

3．3 研究结果

3．3．1 土壤节肢动物的群落组成

3．3．2 土壤节肢动物群落分布特征

3．3．3 土壤节肢动物的群落季节变化

3．3．4 土壤节肢动物群落的相似性

3．3．5 生境和季节变化对土壤节肢动物群落结构的影响

3．3．6 土壤理化性质对节肢动物分布的影响

3．4 讨论

3．4．1 土壤节肢动物群落结构特征

3．4．2 土壤节肢动物空间分布特征

3．4．3 土壤节肢动物群落的季节变化

3．4．4 土壤节肢动物群落与土壤性质的关系

3．5 本章小结

第四章 亚热带天然次生林不同生境土壤跳虫多样性

4．1 研究区概况

4．1．1 自然概况

4．1．2 研究样地概况

4．2 研究方法

4．2．1 采样、分离和鉴定

4．2．2 数据分析

4．3 研究结果

4．3．1 土壤跳虫的群落结构

4．3．2 土壤跳虫的群落分布特征

4．3．3 土壤跳虫群落的相似性

4．3．4 生境和季节变化对土壤跳虫群落结构的影响

4．3．5 土壤理化性质对跳虫主要类群分布的影响

4．4 讨论

4．4．1 八大公山土壤跳虫类群与密度

4．4．2 不同生境间土壤跳虫群落结构与多样性差异

4．4．3 土壤跳虫多样性的季节变化

4．5 本章小结

第五章 热带山地雨林不同生境土壤跳虫多样性

5．1 研究区概况

5．1．1 自然概况

5．1．2 研究样地概况

5．2 研究方法

5．2．1 采样、分离和鉴定

5．2．2 数据分析

5．3 研究结果

5．3．1 土壤跳虫群落结构

5．3．2 土壤跳虫群落的分布

5．3．3 土壤跳虫群落的多样性

5．3．4 土壤跳虫群落的相似性

5．3．5 生境和季节变化对土壤跳虫群落结构的影响

5．3．6 土壤理化性质对土壤跳虫分布的影响

5．4 讨论

5．4．1 热带山地雨林与亚热带次生林土壤跳虫群落结构差异

5．4．2 热带山地雨林不同生境对土壤跳虫群落多样性的影响

5．4．3 季节变化对热带山地雨林土壤跳虫群落多样性的影响

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢