帽兒山天然次生林土壤動(dòng)物空間異質(zhì)性研究及年際變化分析.pdf

1、土壤動(dòng)物是土壤中最為活躍的生物類群之一，其不僅在生態(tài)系統(tǒng)中與微生物存在協(xié)同作用，并且同時(shí)通過自身的活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)的轉(zhuǎn)換、能量流動(dòng)、凋落物的分解、土壤的發(fā)育和成熟等生態(tài)功能過程有著非常重要的作用。土壤動(dòng)物群落表現(xiàn)為明顯的空間異質(zhì)性特征，該方面的研究是格局與過程研究的前提，也是揭示土壤動(dòng)物群落物種共存機(jī)制的基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)野外調(diào)查具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。目前看來(lái)我國(guó)土壤動(dòng)物地理學(xué)側(cè)重于新種描述、區(qū)系空間分布和對(duì)人為干擾響應(yīng)等方面的研究，

2、關(guān)于土壤動(dòng)物群落的空間異質(zhì)性特征少有涉及，這種現(xiàn)狀限制了土壤動(dòng)物群落空間生態(tài)學(xué)進(jìn)展，阻礙了基于土壤動(dòng)物的地下生態(tài)系統(tǒng)格局與過程關(guān)系的研究。本研究在黑龍江省帽兒山森林生態(tài)系統(tǒng)定位站的溫帶落葉闊葉林內(nèi)設(shè)置一個(gè)50m350m的樣地，將該樣地以5m為間隔等間距劃分為100個(gè)5m35m的小樣，分別于2012和2013年8月進(jìn)行連續(xù)采樣?；诘亟y(tǒng)計(jì)學(xué)的空間自相關(guān)性、半方差函數(shù)、克里格插值和交叉半方差函數(shù)分析等方法，分析了土壤動(dòng)物和土壤理化性質(zhì)的空間

3、自相關(guān)性和空間分布格局特征，闡明土壤動(dòng)物群落與環(huán)境因子的空間作用關(guān)系，并探討這種空間異質(zhì)性和空間作用關(guān)系的時(shí)間動(dòng)態(tài)特征。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、疟敬握{(diào)查共捕獲土壤螨類16類、29761只，土壤跳蟲6科、63936只，研究區(qū)小尺度空間土壤動(dòng)物群落仍表現(xiàn)出較高的豐富度。2012和2013年8月分別捕獲土壤螨類19188和10573只，分屬于甲螨亞目、中氣門亞目、前氣門亞目；土壤跳蟲35469和28467只，隸屬于圓跳科、棘跳科、長(zhǎng)

4、角跳科、等節(jié)跳科、疣跳亞科、擬亞跳亞科。群落組成結(jié)構(gòu)性明顯，其中優(yōu)勢(shì)類群和常見類群優(yōu)勢(shì)明顯，年際間數(shù)量比例和優(yōu)勢(shì)程度基本保持不變。
　　⑵顯著的空間自相關(guān)性可能是溫帶落葉闊葉林土壤螨類和土壤跳蟲群落的基本特征，在小尺度內(nèi)表現(xiàn)很顯著的空間格局，且這種空間格局與環(huán)境因子表現(xiàn)出隨尺度變化的空間作用關(guān)系。在群落和類群水平，土壤動(dòng)物群落具有顯著的空間自相關(guān)性特征，群落個(gè)體數(shù)量在5-45m具有顯著的空間自相關(guān)性，這種空間自相關(guān)性在年際間具有一

5、定的穩(wěn)定性；建議研究區(qū)土壤動(dòng)物野外調(diào)查時(shí)，土壤動(dòng)物樣品間距離至少大于45m，以避免這種自相關(guān)性特征的影響。對(duì)于土壤螨類和跳蟲群落，類群總數(shù)量軍在5-45m具有非常顯著的空間自相關(guān)性，形成顯著的空間集群。大多數(shù)類群均存在顯著的全局空間自相關(guān)性。局部空間自相關(guān)指標(biāo)表明，土壤動(dòng)物群落總數(shù)量具有顯著的局部空間自相關(guān)性，存在“高—高”和“低—低”聚集區(qū)斑塊并存的格局，同時(shí)伴隨著“低—高”和/或“高—低”孤立區(qū)斑塊。對(duì)于特定螨類和跳蟲類群來(lái)說(shuō)，大多

6、少表現(xiàn)為存在“高—高”和/或“低—低”聚集區(qū)斑塊和“低—高”和/或“高—低”孤立區(qū)斑塊并存的格局。同時(shí)，環(huán)境因子也存在顯著的空間自相關(guān)性特征。鑒于研究區(qū)土壤動(dòng)物群落至少在5-45m尺度表現(xiàn)出顯著的空間自相關(guān)性特征，所以土壤動(dòng)物野外調(diào)查樣品采集過程中，建議樣品之間的距離至少要大于45m，才能避免樣品之間的自相關(guān)性影響。群落水平土壤螨類和土壤跳蟲個(gè)體數(shù)量具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性特征，類群水平，部分類群具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性特征，少數(shù)類群隨機(jī)性成分占較大比

7、例，但均具有明顯的空間異質(zhì)性特征。半方差函數(shù)分析表明，土壤螨類和土壤跳蟲分別可以用指數(shù)模型、球狀模型和高斯模型進(jìn)行擬合，少數(shù)類群可以用線性模型進(jìn)行擬合，表現(xiàn)出塊金效應(yīng)。塊金值和基臺(tái)值的比例（C0/(C+ C0)）表明，土壤螨類和土壤跳蟲群落個(gè)體數(shù)量具有很強(qiáng)的空間結(jié)構(gòu)性特征，厚厲螨屬和尖棱甲螨屬具有明顯結(jié)構(gòu)性特征，而菌甲螨屬和棘跳科的隨機(jī)性成分所占的比例較大。另外，環(huán)境因子也表現(xiàn)出較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性特征。普通克里格插值空間直觀的顯示了土壤螨類和

8、土壤跳蟲的空間格局特征，表明土壤螨類和土壤跳蟲個(gè)體數(shù)量空間分布不均勻，具有明顯的空間異質(zhì)性特征。這種空間異質(zhì)性具有一定的時(shí)間穩(wěn)定性特征。
　?、峭寥绖?dòng)物與環(huán)境因子具有復(fù)雜的空間相關(guān)性，在不同的尺度上，其空間相關(guān)性具有差異性變化。且不同土壤動(dòng)物類群與環(huán)境因子的空間作用關(guān)系有時(shí)間動(dòng)態(tài)性特征。本研究在帽兒山天然次生林內(nèi)，基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，證明了土壤螨類和土壤跳蟲具有空間自相關(guān)性特征，在小尺度內(nèi)具有空間異質(zhì)性特征，與環(huán)境因子具有多尺度