宁夏草原步甲群落特征及其对环境因子的响应

来源 :宁夏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanghuayu1985
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草原是自然生态系统最重要的组成部分之一,受全球气候变化影响,草原正在经历着大规模的荒漠化、退化和盐渍化,引起了国内外生态学家的重视,尤其是草原生态系统生物多样性受到广泛关注。步甲科(Carabidae)昆虫是草原生态系统中种类和数量最多的类群,也是农林类许多重要害虫的天敌,而且大多数种类都是捕食性的,因其种类繁多、分布广泛,对环境变化十分敏感,常被作为环境变化的指示生物,对维持草原生态系统的稳定性具有不容忽视的作用。因此,研究不同草原类型步甲物种组成、多样性、功能性状、空间分布及其对环境因子的响应有助于深入了解草原生态系统的功能,并为草原生物多样性保护和恢复,以及草地管理和恢复提供科学参考依据。研究采用300m×300m虚拟网格,以GPS定位仪分别在宁夏境内的荒漠草原、典型草原和草甸草原上设定采样点(区),进行数据调查,同时对网格编码并建立步甲数据库。每个样点(区)内设置20m×20m样方,以巴氏罐诱法对步甲进行采样调查;对样点区内植被、土壤以及气候因子进行调查;参照当地管理站及历史资料补充修订步甲数据库,并进行植被、土壤和气候与步甲群落的相关性分析。同时,开展步甲功能性状测量,进行不同草原类型步甲功能性状的差异性及其对环境因子的响应归纳分析,研究草原地域环境因子变化态势,阐明了步甲区域分布与缺失的动力因子。主要结论如下:(1)三种草原类型共设置124个样方,共捕获步甲计9776头,隶属于12属26种,典型草原步甲个体数量最多,荒漠草原步甲个体数量最少;雕步甲Carabus glyptoteru占总数的13.59%,为荒漠草原优势物种;长叶步甲Carabus vladimirsy占比为28.89%,为典型草原与草甸草原优势物种;同时,蒙古伪葬步甲Pseudotaphocxenusmongolius、双斑猛步甲Cymindisbinotata、雕步甲为荒漠草原指示性步甲;直角通缘步甲Poecillus gebler、刻翅步甲Carabus culptipennis、皱翅伪葬步甲Pseudotaphoxenus rugipennis为典型草原指示性步甲;粗皱步甲Carabuscrassesculptus、卷翅葬步甲Reflexisphodrus reflexipennis、Carabus modestulus对草甸草原具有较强的指示作用。(2)基于样本大小和覆盖率的Hill number稀疏和外推曲线对不同草原类型步甲多样性的模拟表明:典型草原步甲丰富度最高、荒漠草原最低;草甸草原香农多样性指数最高、典型草原均匀度度指数最低。而不同草原类型步甲功能多样性表现为荒漠草原步甲功能丰富度、功能分散度、Rao Q熵指数最高,典型草原步甲功能均匀度最高;不同草原步甲功能组明显不同,荒漠草原以小型植食性步甲为主,而典型草原与草甸草原捕食性步甲分布较为集中。(3)通过冗余分析发现典型草原中步甲多度与土壤温度、土壤pH值、植物盖度、年平均降雨量显著相关,但土壤温度、年平均降雨量、植物盖度是驱动步甲多度的主要因子;草甸草原中步甲多度与植物盖度、土壤pH及土壤温度显著相关,但驱动步甲多度的因子为土壤温度、植被盖度,土壤pH值和年平均气温,与草原指示性步甲多度显著相关的环境因子为植被因子而不是土壤因子。(4)荒漠草原步甲加权平均体长最长且活动范围较宽,草甸草原与典型草原步甲加权平均体长短且活动范围较窄;Four corner分析表明步甲功能性状与土壤温度、土壤pH值呈显著正相关,与植物丰富度、植被盖度、土壤全磷呈显著负相关。(5)通过地理探测器分析表明年平均降雨量(q=0.677)为驱动步甲丰富度分布的主要环境因子,任意两个环境因子之间的相互作用均增强了对步甲丰富度空间分布的影响,而影响步甲丰富度空间分布的主要因素有年平均最高气温、土壤温度和年平均降雨量。通过层次分割和方差分解表明,荒漠草原上气候因子是影响步甲区域分布格局的主要因素,空间变量是影响典型草原步甲区域分布的重要因子,草甸草原中土壤因子对步甲区域分布有着重要的影响。三种草原类型中,步甲分布风险较高的区域主要集中在荒漠草原和草甸草原北部。综上,步甲对保护草原生态系统的生物多样性性具有重要作用。不同草原类型对于维持步甲多样性存在显著的差异性。典型草原物种丰富度最高,这说明典型草原对步甲的保育具有重要的作用。功能性状在功能水平上更好地分析步甲群落组成,并有助于更好地理解步甲群落对环境因子变化的响应,从而在大尺度上维持步甲群落功能多样性和发挥其潜在的生物防治潜力。
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