东北黑土区农田地表大型节肢动物多样性格局研究

论文摘要

农田是农业土地利用的重要方式,是重要的土地资源。东北黑土区农田是我国重要的商品粮基地,在粮食安全中起着至关重要的作用。地表大型节肢动物作为农田生物资源重要的组成部分,在参与土壤有机质的分解、腐殖质的形成以及土壤物质转换和能量循环方面起着重要作用。地表节肢动物多样性的组成和变化是评价农田环境质量和农田土壤肥力的重要指标,也是可持续农业发展的基础,保护农田节肢动物多样性对于确保农田生态系统服务功能、自然防治有害生物和疾病方面有重要作用。但是近年来,黑土农田过度利用与开发,农田生物多样性下降,影响了黑土质量和肥力,进而影响区域生态安全以及粮食生产。研究黑土农田中地表大型节肢动物多样性格局,揭示黑土区农用地传统土地利用方式与农田生物多样性的关系,对实现通过保护农田生物资源而促进耕地资源长效利用和提高农田服务功能具有重要指导作用。本研究通过在黑土区农田田间尺度、黑土区不同纬度农田、黑土区不同土地利用方式中设置样地,使用陷阱法对黑土小尺度农田地块内、区域尺度农田地块间、农田周围不同土地类型中的地表大型节肢动物进行调查,研究其多样性组成、空间分布格局及多样性形成驱动因子,旨在为提出农田生物多样性保护措施提供依据。研究结果表明:（1）在田间尺度上,地表大型节肢动物在作物生长抽穗期多样性和丰富度最高;地表大型节肢动物群落在30-108m的空间范围内形成聚集分布,表现出适度或强烈的空间依赖性,空间对群落多样性的影响显著大于环境因子,物种随机扩散对群落多样性的形成影响较大。（2）在区域尺度上,地表节肢动物多样性特征随纬度变化具有一定规律性,表现为:从低纬度地区到高纬度地区地表节肢动物个体数逐渐减少,高纬度地区节肢动物多样性较高,低纬度地区节肢动物优势度较高,且高纬度地区地表节肢动物受环境因子的影响较大。环境因子和空间因子的相对作用中,从区域尺度来看,发现地表节肢动物多样性形成机制仍然主要取决于节肢动物的随机扩散,同时空间环境因子共同发挥作用的部分对地表大型节肢动物多样性有较大的解释能力,说明环境因子对地表节肢动物的影响具有一定的空间结构。（3）农区不同土地利用方式中,玉米旱作农田地表节肢动物物种数、个体数均较少,多样性指数显著低于其他用地类型;和环境因子相关分析中,土壤有机质与大部分样地地表节肢动物个体数呈负向相关,土壤环境因子在玉米田中对地表大型节肢动物群落组成的影响均不显著,可能由于农田中作物的单一性和土壤环境均质性限制了节肢动物的多样性。根据研究结果我们提出农田生物多样性保护措施,考虑田间尺度上既要保证农田地块的整体性,也要加强农田土壤和植被环境的异质性,实施免耕、轮作等耕作方式;另外,也要考虑景观尺度上保护机制的建立,小到农田周围景观异质性的保护和生态廊道的设置,大到国家土地利用规划和生态补偿机制的建立。此外,建立农田土壤动物长期监测网络,多尺度长时间的对农田地表节肢动物多样性格局进行调查,更有助于人们了解农田生物多样性的变化及其影响,为解析农区土地利用方式与区域生物多样性的关系、揭示物种多样性维持机制、提出农田生物资源保护措施提供详实数据。

论文目录

• 中文摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 土壤动物及其生态功能
•     1.2.2 农用地与土壤动物多样性研究
•     1.2.3 土壤动物空间异质性研究
•     1.2.4 土壤动物多样性形成与维持
•   1.3 研究内容、技术路线及创新点
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
•     1.3.3 本文创新点
• 第2章 研究区概况
•   2.1 黑土区自然概况
•   2.2 黑土区社会经济条件
•   2.3 黑土区农业发展存在问题
• 第3章 黑土区典型农用地田间尺度地表大型节肢动物多样性格局
•   3.1 研究区概况、样地设置及样品采集
•     3.1.1 研究区概况
•     3.1.2 样地设置
•     3.1.3 土壤动物采集
•     3.1.4 土壤理化性质测定
•   3.2 数据处理
•     3.2.1 群落多样性分析
•     3.2.2 空间异质性分析
•     3.2.3 环境和空间因子的相对作用分析
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 田间尺度地表大型节肢动物多样性特征
•     3.3.2 田间尺度地表大型节肢动物空间格局
•     3.3.3 环境筛选和扩散限制在节肢动物多样性维持中的相对作用
•   3.4 结论与讨论
• 第4章 区域尺度黑土农田地表大型节肢动物多样性格局
•   4.1 研究区概况、样地设置、样品采集及数据处理
•     4.1.1 研究区概况
•     4.1.2 样地设置
•     4.1.3 土壤动物采集
•     4.1.4 土壤理化性质测定
•     4.1.5 数据处理
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 不同纬度农田地表大型节肢动物多样性特征
•     4.2.2 不同纬度农田地表大型节肢动物空间格局
•     4.2.3 不同纬度农田地表大型节肢动物群落构建机制
•   4.3 结论与讨论
• 第5章 农区不同土地利用方式下地表大型节肢动物多样性特征
•   5.1 研究区概况、样地设置、样品采集及数据处理
•     5.1.1 研究区概况
•     5.1.2 样地设置
•     5.1.3 土壤动物采集
•     5.1.4 土壤理化性质测定
•     5.1.5 数据处理
•   5.2 结果与分析
•     5.2.1 不同土地利用方式下地表大型节肢动物多样性特征
•     5.2.2 环境因子与地表大型节肢动物相互关系
•   5.3 结论与讨论
• 第6章 农田生物多样性维持及保护管理对策
•   6.1 建立农田生物多样性长期固定监测网络
•   6.2 加强区域尺度农田景观管理
•   6.3 田间尺度农用地整治及改良农田管理措施
• 第7章 结论与研究展望
•   7.1 主要结论
•   7.2 展望
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 刘洁

导师: 吴东辉

关键词: 黑土区,农用地,生物多样性,空间过程,多尺度,生物资源保护

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农业基础科学

单位: 吉林大学

分类号: S185;S186

总页数: 117

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