荒漠灌丛土壤动物分布及其生态功能

在干旱、半干旱荒漠生态系统中,灌丛作为一种重要的植被类型,其独特的形态和生理适应特性能够有效促进退化生态系统结构与功能的恢复。土壤动物是荒漠生态系统中不可或缺的重要组成部分,对促进灌丛"肥岛"演变具有重要的生态作用,有利于灌丛生态功能的发挥及退化生态系统的恢复。近年来,国内外学者对荒漠灌丛微生境土壤动物的研究逐步深入,取得大量的研究成果。在此基础上,首先综述荒漠灌丛微生境土壤动物群落分布和生态功能,总结灌丛与土壤动物分布间作用关系的数学模型,针对荒漠灌丛土壤动物研究中存在的问题提出了未来可能的研究方向和建议。     

荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征

研究荒漠草原人工林固沙区地表草本植被季节变化特征及其和柠条林龄的关系,对于分析柠条人工林地表草本植物的季节适应性和制订合理的人工林管理措施均具有重要的科学意义。选择6、15、24年生和36年生柠条人工林为研究对象,通过调查每个样地5月、8月和10月地表草本植物密度、物种数、盖度和高度,分析了荒漠草原区柠条人工固沙林生长过程中地表草本植被季节变化特征及其影响因素。结果表明,地表草本植物物种数在柠条林龄6和15a时受季节改变的影响较小,在24a之后受到季节变化的显著影响(P0.05)。地表草本植物密度在柠条林龄6a时受季节改变的影响较小,但在15a之后季节变化显著影响地表草本植物个体数分布(P0.05),而且在10月具有最多的地表草本植物个体数。地表草本植被盖度和高度均受到季节变化的显著影响(P0.05),而受林龄的影响较小;不同年龄林地地表草本植被盖度和高度均表现为10月和8月较高,5月较低。研究表明,荒漠草原柠条人工林固沙区,柠条林发育生长和灌木形态的改变不仅影响土壤营养条件,而且还可以调控由于季节改变而引起的土壤温湿度变化,柠条林龄和季节更替二者交互作用,共同影响地表草本植被的季节变化特征。     

沙丘微地形生境蚁丘分布特征及其对恢复过程的响应

为了阐明沙丘微地形生境蚁丘特征及分布规律对沙丘固定过程的响应规律,以科尔沁沙地为研究区,选择不同固沙阶段沙丘的4个方位（西北、东南、西南、东北）布设调查样地,测定了不同样地的蚁丘密度、直径和高度,分析了不同样地蚁丘特征及空间分布规律。结果表明：（1）流动沙丘背风向（即东南方位）蚁丘密度显著高于其他方位,但从流动沙丘到半流动沙丘,背风向（即东南方位）蚁丘密度显著低于其他方位;从半固定沙丘开始,半固定和固定沙丘微地形对蚁丘密度分布的影响较小。（2）在流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘,不同微地形生境中蚁丘直径和高度均呈现出相似的分布规律,即东南方位均小于其他方位。在固定沙丘,蚁丘高度表现为东南方位亦较低,但蚁丘直径表现为西南和东北方位显著小于西北方位。（3）在流动沙丘,西北、西南和东南方位上蚁丘空间分布均表现为均匀分布型,而在半流动、半固定和固定沙丘,4个方位上蚁丘空间分布均表现为聚集分布型。（4）相关性分析表明,不同固沙阶段不同微生境下蚁丘密度、高度、直径与植物密度、多样性间的相关性不同。随着固沙阶段演替,不同微生境下蚁丘特征与植物密度、多样性的相关性增强。研究表明,在科尔沁沙地,随着流动沙丘固定和生境逐渐恢复,沙丘不同空间方位上蚁丘密度分布差异缩小,而蚁丘直径和高度仍存在沙丘微地形间显著差异性,并且蚁丘空间方位上均呈现聚集分布状态。     

干旱绿洲区枸杞林地面节肢动物功能群结构季节分布特征

为了解枸杞林地面节肢动物功能群结构季节分布特征,以宁夏绿洲枸杞林为研究对象,于2018年的春、夏、秋季节,采用陷阱诱捕法,调查了地面节肢动物功能群季节分布特征及其与环境因子之间的关系。结果显示:(1)枸杞林地面节肢动物功能群包括植食性、捕食性、腐食性和杂食性动物,个体数分别占6.31%、86.75%、2.01%和4.89%,其中以捕食性动物为主。(2)植食性地面节肢动物个体数和生物量表现为春季显著高于秋季,夏季居中;类群数表现为夏季显著高于秋季,春季居中。捕食性地面节肢动物生物量表现为夏季和秋季显著高于春季;个体数和类群数在不同季节间均无显著差异。腐食性地面节肢动物个体数、生物量和类群数在不同季节间均无显著差异。杂食性地面节肢动物个体数和类群数表现为春季显著高于夏季,秋季居中;生物量在不同季节间均无显著差异。(3)相关分析表明,捕食性地面节肢动物个体数与土壤含水量呈正相关关系,腐食性地面节肢动物个体数与土壤全磷呈正相关关系,杂食性地面节肢动物与土壤全氮呈正相关关系。但植食性地面节肢动物个体数则与土壤含水量呈负相关关系,杂食性地面节肢动物个体数与土壤温度和土壤全碳呈负相关关系。(4)pRDA分析表明,土壤含水量是影响地面节肢动物功能群结构季节分布的主要环境因子。结论:随着季节更替,宁夏干旱绿洲区枸杞林地面节肢动物的功能群组成差异较大,功能多样性差异较小。说明每个功能群的个体数和类群数对季节变化敏感,但功能多样性较稳定。     

科尔沁沙地流动沙丘掘穴蚁蚁丘分布及影响因素

以科尔沁沙地典型流动沙丘作为研究对象,通过样方法调查分析了不同地形上掘穴蚁的蚁丘密度、直径、盖度及其与土壤环境的关系,讨论了不同地形和土壤环境对掘穴蚁筑丘活动的影响,并探讨了蚁丘的空间分布格局.结果表明：受到地形变化影响的土壤环境和地形共同影响掘蚁穴的筑巢活动,蚁丘密度表现为丘顶>背风坡>迎风坡;蚁丘直径和盖度均表现为丘顶>迎风坡>背风坡,并且亦均受到蚁丘密度的制约.蚁丘的空间格局表现为随机分布型.地形及土壤环境的共同作用决定了掘穴蚁的筑巢行为.     

山西南部翅果油树种群动态与谱分析

从种群生态方面,探讨山西南部濒危树种——翅果油树（Elaeagnus mollis Diels）的濒危机制,具有重要的科学价值。本文利用生存分析理论研究了翅果油树种群径级结构,编制了特定时间生命表,并绘制存活曲线、死亡曲线等曲线,同时又分析了生存率、积累死亡率和死亡密度等生存函数;而且应用谱分析理论分析了翅果油树种群的周期性。结果表明：（1）径级结构分析说明翅果油树种群属于增长型。（2）生命表分析表明,翅果油树种群损失度动态趋势和死亡率变化基本相似,呈现波动变化。存活曲线经统计检验更趋于DeeveyⅡ型。生命期望在17～21 cm径级出现高峰,说明此径级阶段翅果油树的生存质量相对较高。（3）生存函数分析表明,积累死亡率单调增加,生存率单调下降,其增加或下降幅度是前期高于后期。死亡密度函数曲线和死亡曲线变化趋势基本一致,危险率函数曲线也和死亡率变化趋势一致。（4）谱分析表明在自然更新过程中翅果油树种群动态表现出大周期内的小周期迭加现象,并且受基波的影响较大。     

宁夏荒漠草原柠条锦鸡儿枯落物分解特征及其影响因素

以宁夏荒漠草原柠条锦鸡儿(Caragana kornshinskii)枯落物为研究对象,利用网孔分解袋法研究了极小型、小型、中型和大型柠条锦鸡儿灌丛微生境枯落物分解率变化特征及对土壤环境的响应规律。结果表明:(1)随着分解时间延长,不同大小柠条锦鸡儿灌丛微生境土壤含水量和土壤温度均呈现出相似的分布特征,而土壤pH值和电导率随时间分布特征则受到灌丛大小的显著影响。(2)3种网孔内,不同大小柠条灌丛微生境间枯落物分解率均无显著差异性。但是,灌丛微生境中枯落物分解率受到灌丛大小和网孔大小的共同影响。(3)中型灌丛微生境中枯落物分解率在3种网孔间均无显著差异性。但在极小型灌丛微生境中,120 d时枯落物分解率表现为4 mm(40.95%)0.01 mm(38.51%)2 mm(32.14%),150 d时枯落物分解率表现为2 mm(37.64%)4 mm(35.20%)0.01 mm(26.68%)。在小型灌丛微生境中,120 d时枯落物分解率表现为0.01 mm(46.81%)4 mm(41.07%)2 mm(34.75%)。在大型灌丛微生境中,120 d时枯落物分解率表现为4 mm(39.65%)2 mm(36.65%)0.01 mm(35.96%),210 d时枯落物分解率表现为2 mm(48.05%)4 mm(35.96%)0.01 mm(30.80%)。(4)Olson衰减指数模型得出枯落物分解50%和95%所需时间,表现为极小型灌丛和中型灌丛微生境中均为0.95年和4.1年(3种网孔相同);小型灌丛微生境中为0.63年和2.74年(4 mm)、1.90年和8.21年(2 mm)、0.95年和4.1年(0.01 mm);大型灌丛微生境中为0.95年和4.1年(4 mm)、0.63年和2.74年(2 mm)、1.90年和8.21年(0.01 mm)。研究表明,在宁夏荒漠草原,仅灌丛大小引起的微生境差异对枯落物分解率影响较小,但灌丛大小和土壤动物类群的相互作用对枯落物分解率的影响较大。     

干旱区不同年龄灌丛斑块地面节肢动物的聚集效应

以荒漠草原区6、15、24、36年生柠条灌丛为研究对象,调查了不同林龄灌丛内外土壤性质和地面节肢动物群落特征,分析了干旱区灌丛斑块生境中地面节肢动物群落随灌木林发育的变化特征.结果表明:1)6年生林地只对土壤物理性质(土壤质地、含水量、pH和电导率)产生显著影响,从15年开始林地土壤有机质和养分(N、P)显著增加.2)在研究样地共捕获27个节肢动物类群,步甲科、拟步甲科和蚁科是优势类群.从6到15年生林地,地面节肢动物优势类群数减少,常见类群数增加.从15年生经24年生到36年生林地,灌丛内外类群组成差异先缩小后变大.36年生林地某些特殊的动物类群开始大量出现,如蜣螂在36年生林地灌丛中成为优势类群.3)6和24年生林地灌丛内外地面节肢动物群落结构差别较小,15和36年生林地灌丛内外地面节肢动物群落结构差异显著.4)林龄对灌丛内地面节肢动物的分布影响较大,而对灌丛外地面节肢动物的分布影响较小.灌丛发育过程通过对灌丛下微生境的改变如土壤质地、电导率、pH等来显著影响地面节肢动物的分布,并对灌丛外样地产生一定的辐射作用.干旱区灌丛发育过程对地面节肢动物聚集效应产生显著影响,在不同林龄阶段这种聚集效应表现不一,直接影响沙化草地生态系统的恢复过程.     

不同沙障材料对固沙林地面节肢动物群落结构分布的影响

为了明确沙障材料差异性对固沙林地面节肢动物群落结构的影响规律, 以腾格里沙漠东南缘2013年布设的麦草、尼龙网两种沙障模式下的固沙林地为研究样地, 于2018年春、夏、秋季, 研究了沙丘底部和顶部不同沙障模式下的固沙林地地面节肢动物群落组成及多样性分布特征。结果发现: (1)沙丘底部, 2种沙障林地地面节肢动物优势类群除了均包括蠼螋科、步甲科、叶甲科外, 麦草方格林地还包括拟步甲科和鞘翅目幼虫2个类群, 而尼龙网方格林地还包括鳞翅目幼虫1个类群; 但在沙丘顶部, 2种沙障林地地面节肢动物优势类群均为蠼螋科、步甲科、叶甲科和拟步甲科。(2)沙丘底部和顶部, 优势类群步甲科、叶甲科个体数在2种沙障林地间均无显著差异; 但优势类群拟步甲科个体数表现为麦草方格林地显著高于尼龙网方格。在沙丘底部, 蠼螋科个体数表现为2种沙障林地间无显著差异; 而在顶部, 蠼螋科个体数表现为麦草方格林地显著高于尼龙网方格。(3)沙丘底部和顶部, 地面节肢动物个体数、类群数均表现为麦草方格林地显著高于尼龙网方格, 但Shannon指数、优势度指数2种沙障林地间均无显著差异。(4)RDA和偏RDA分析结果表明, 花棒冠幅与高度、油蒿冠幅是不同微生境中地面节肢动物个体数分布产生差异的主要因素。(5)研究表明, 沙障材料对地面节肢动物群落组成、个体数和类群数分布均产生显著影响, 而且地面节肢动物群落组成分布亦受到沙丘微地形的影响, 但沙障材料对地面节肢动物多样性分布的影响较小。     

荒漠草原区柠条林平茬和牧草补播对地面节肢动物群落的影响

以荒漠草原区25年龄柠条林为研究对象,通过调查未平茬未补播、补播、平茬和既平茬又补播牧草的柠条林地中地面节肢动物群落特征,分析了补播和平茬及其交互作用对柠条林间和林下地面节肢动物个体数和类群数分布的影响.结果表明:在未平茬未补播牧草的林地中,林间地面节肢动物个体数和类群数均显著低于林下.与未平茬未补播牧草林地相比,补播、平茬和既平茬又补播牧草均显著增加柠条林间地面节肢动物个体数和类群数,而对柠条林下地面节肢动物个体数和类群数分布无显著影响,经过不同管理措施处理后,柠条林下与林间的地面节肢动物分布无显著差异.平茬和补播对柠条灌丛内外地面节肢动物分布影响具有类同效应,而且相互之间存在缓冲作用,补播与平茬处理、平茬与既平茬又补播处理、补播与既平茬又补播处理之间,林间和林下地面节肢动物的分布均无显著差异.在荒漠草原区柠条人工林中,平茬、补播和既平茬又补播牧草均可以显著提高柠条林地特别是林间地面节肢动物多样性,有利于退化草地生物多样性保护、生态系统恢复和柠条人工林的有效管理.