枯落物层蚂蚁物种多样性及功能多样性对土地利用的响应

摘要

林内枯落物是物质流动能量循环的重要中间环节，为节肢动物提供了良好的生存环境。然而在追求林业经济过程中，常以单一树种的人工林代替异质性较高的天然次生林，改变了林下枯落物微环境。蚂蚁是枯落物中的主要类群，具有重要的生态作用，由于其对栖境变化十分敏感，常作为环境变化的指示生物。为了揭示蚂蚁群落对不同土地利用方式的响应，于2012年10月和2013年4月，采用Winkler袋法调查了云南省绿春县4种典型土地利用方式林地（天然次生林、巨桉林、橡胶林和紫胶林）的蚂蚁群落。通过比较4种林地枯落物蚂蚁在物种组成、物种多样性以及功能多样性等方面的差异，分析枯落物层蚂蚁指示物种，探讨天然次生林与人工林枯落物层的生态差异，揭示不同土地利用蚂蚁群落的变化，为今后利用蚂蚁进行环境快速评价提供理论基础。主要结果如下: (1)人工林与天然次生林枯落物层蚂蚁的物种组成、物种多样性、群落结构及指示物种不同。首先，天然次生林样地Ⅰ的蚂蚁物种丰富度和多度均高于人工林，其中植被较单一的橡胶林蚂蚁多度和物种丰富度分别比天然次生林样地Ⅰ降低了89.3％、77.0％，而样地植被较丰富的巨桉林和紫胶林多度均值比天然次生林样地Ⅰ分布降低了11.7％、14.8％，物种丰富度均值比天然次生林样地Ⅰ降低了3％、12.4％。但巨桉林和紫胶林枯落物层蚂蚁多度和物种丰富度均高于有干扰天然次生林样地Ⅱ。其次，人工林与天然次生林枯落物层蚂蚁群落结构不相似(F(7,24)=3.93，n=24，P＜0.01），枯落物层蚂蚁指示物种也不同。说明人工林对蚂蚁物种多样性有一定的保护作用，但是仍对蚂蚁群落结构及组成影响较大，且人为的干扰不利于蚂蚁多样性的保护。 (2)整体来看，人工林的功能多样性FRic、FEve和FDiv指数高于天然次生林，但天然次生林样地Ⅰ的FRic仅显著低于紫胶林样地Ⅶ(P＜0.05)。干扰大大降低了天然次生林的枯落物层蚂蚁功能多样性。巨桉林发达的草本层增加了枯落物栖境复杂性，加大了蚂蚁发现资源的难度，间接提高了发现资源能力的功能多样性;而紫胶林丰富的蜜露资源降低了枯落物层蚂蚁对资源的竞争，具有较高的消耗资源能力的功能多样性;橡胶林蚂蚁携带资源的功能多样性较高，因为林下植被单一且形成固定人为干扰路线的栖境，使得携带资源能力较强的蚂蚁更适于在此环境生存。此外，本研究中利用资源的功能多样性与蚂蚁物种丰富度呈幂指数关系(y=2E-06x4.6935，R2=0.8158)。 (3)枯落物层蚂蚁能从物种多样性和功能多样性层面对环境变化进行响应。蚂蚁多样性随着海拔、乔灌木和草本多样性（多度和物种丰富度）及枯落物特征值的增加而显著增加(P＜0.05)，随着郁闭度的增大而显著减少(P＜0.05)。RDA排序显示乔灌木物种丰富度是影响蚂蚁群落分布最重要的环境因子。此外，GAM模型分析显示草本多度、枯落物盖度和郁闭度均显著影响枯落物层蚂蚁物种丰富度的变化（P＜0.05）;其中草本多度拟合曲线为单峰模型，枯落物盖度的为J型，郁闭度的为U型。而功能多样性对环境的响应结果与物种多样性并不完全一致。其中，蚂蚁综合利用资源功能多样性随海拔和草本多样性增加而显著增加(P＜0.05)，随着郁闭度和乔灌木多样性增加而显著减少(P＜0.05)，但其功能指数受枯落物特征值的影响结果不一致。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 研究背景

1．1．2 国内外研究现状及评述

1．1．3 研究展望

1．2 研究目标和主要研究内容

1．2．1 关键的科学问题与研究目标

1．2．2 主要研究内容

1．2．3 经费来源

1．3 研究技术路线

第二章 试验材料与方法

2．1 试验地概况

2．1．1 自然概况

2．1．2 植被概况

2．2 研究方法

2．2．1 样地设置

2．2．2 抽样方法

2．2．3 标本鉴定和枯落物层蚂蚁功能特征测定

2．2．4 功能特征的选择

2．2．5 数据分析

第三章 结果与分析

3．1 植物多样性及枯落物特征分析

3．1．1 样地植物群落常见种

3．1．2 植物多样性比较

3．1．3 植物覆盖密度

3．1．4 枯落物特征分析及比较

3．1．5 小结

3．2 不同植被枯落物蚂蚁多样性

3．2．1 蚂蚁物种组成及常见种分析

3．2．2 人工林与天然次生林蚂蚁共有种和各样地特有种分析

3．2．3 枯落物层蚂蚁多样性比较

3．2．4 群落结构相似性

3．2．5 指示种分析

3．2．6 小结

3．3 不同植被枯落物蚂蚁功能多样性

3．3．1 不同植被枯落物层已测特征值蚂蚁物种组成

3．3．2 人工林与天然次生林枯落物层已测特征值蚂蚁共有种和特有种分析

3．3．3 蚂蚁功能特征聚类分析

3．3．4 不同功能特性的功能指数比较

3．3．5 蚂蚁功能多样性的分析

3．3．6 蚂蚁物种丰富度与功能丰富度的关系

3．3．7 小结

3．4 枯落物层蚂蚁对不同土地利用方式的响应

3．4．1 蚂蚁多样性与环境因子相关性分析

3．4．2 枯落物层蚂蚁群落与环境因子的RAD分析

3．4．3 蚂蚁丰富度对环境因子的响应

3．4．4 蚂蚁功能多样性与环境因子相关性分析

3．4．5 小结

第四章 结论与讨论

4．1 结论

4．2 讨论

4．2．1 不同土地利用方式样地内枯落物层物种组成及蚂蚁多样性

4．2．2 天然次生林和不同人工林枯落物层蚂蚁功能多样性

4．2．3 枯落物层蚂蚁对不同土地利用的响应

4．2．4 展望

参考文献

在读期间参与的学术研究

致谢

附录