松嫩平原羊草草甸凋落物分解中土壤动物群落特征及其作用研究

论文摘要

凋落物分解是生态系统过程的一个重要环节。本论文在对国内外土壤动物生态学研究历史回顾的基础上,分析了当前对土壤动物生态分布及其对环境的指示意义、土壤动物多样性及其在分解和养分循环中的作用等方面的现状。其中对土壤动物功能作用相关研究多集中在森林生态系统,而草地生态系统相对缺乏。由于土壤动物在草地生态系统分解及养分循环中的作用不同于森林生态系统。因此,亟需相关研究丰富土壤动物生态学的基础和理论。众多学者越来越关注土壤动物功能作用,但对土壤动物多样性作用的结论并不一致。特别是国内还没有对草地生态系统中土壤动物在分解过程中的作用进行研究。因此本论文对温带草甸草原凋落物分解过程中土壤动物功能作用的长期定位研究,能够获得松嫩平原羊草草甸凋落物分解速率、养分释放动态,了解土壤动物作为分解者对凋落物分解的影响,并对凋落物性质、环境因子等的影响进行讨论。不仅具有重要的理论价值,而且可以为松嫩草地生态恢复提供管理学依据。论文得到了国家自然科学基金的资助,项目编号:40871120。本研究采用凋落物袋法对东北松嫩平原（44°40′- 44′N,123°44′-47′E）羊草草甸中羊草、虎尾草、拂子茅、碱茅、碱地肤5种植物地上部分的凋落物分解和养分动态进行了连续野外研究。采用4mm、2mm、0.15mm和0.01mm四种规格凋落物袋控制参与分解的土壤动物类群,研究凋落物的分解速率和养分动态,并对分解过程中土壤动物群落进行分类和统计;在此基础上分析了土壤动物群落多样性特征及其在凋落物分解及养分释放中的作用,并讨论了凋落物性质、环境因子对分解的影响和土壤动物群落与环境因子的关系。研究发现,各种网袋凋落物中的土壤动物群落随着温、湿度变化而具有明显的季节性动态。2007年6月9月之间土壤动物的密度和多样性均高于2006年11月2007年5月的冬春季节。4mm网孔的开放网袋处理中,凋落物中土壤动物数量由大到小依次分别为虎尾草、羊草、拂子茅、碱茅和碱地肤凋落物。典型生境凋落物中土壤动物的个体数量高于退化生境。凋落物中土壤动物群落数量较少,大部分为植食性、腐食性和杂食性群落,而缺乏捕食性类群。研究期间各种凋落物在不同网孔凋落物袋的处理中,分解速率也表现出季节性动态。退化生境中碱地肤和碱茅凋落物的分解速率高于典型生境中的羊草、拂子茅和虎尾草凋落物。凋落物分解过程中,不同网孔凋落物袋处理中,凋落物分解速率不是简单的随凋落物袋网孔的变小而降低。这说明由于参与分解的土壤动物类群不同,不同物种凋落物的分解速率产生了变化。开放处理中各种凋落物分解近一年后N、P、K绝对含量有所减少。其中退化生境中凋落物的养分元素绝对量的减少较典型生境中显著。而在限制了土壤动物分解作用的较小网孔凋落物袋处理中,凋落物养分元素绝对量的减少变化较大。这说明土壤动物活动对于凋落物养分释放具有较大的影响,不同类群动物对养分释放的影响具有差异。土壤动物对凋落物分解损失率具有较大的贡献,对元素循环也具有重要意义。凋落物袋中土壤动物的多度和多样性与袋内凋落物损失率呈显著的正相关性。冬春季节参与分解的土壤动物主要有蜱螨类、缨翅目,此外双翅目、啮虫目和鞘翅目也有出现;到夏秋季节土壤动物数量和多样性都有较大的增加,其中啮虫目和螨类的个体数量最多,半翅目、弹尾目、同翅目、蜘蛛目、膜翅目、等足目和腹足纲等类群开始出现;秋末土壤动物的数量和类群有一定的减少。分析表明,凋落物的种类、凋落物袋网孔差异、取样时间及其交互作用对凋落物损失率都具有显著的影响,此外三者对凋落物中P、K元素的绝对量的释放也具有显著的影响。凋落物物种、取样时间及两者之间的交互作用对凋落物袋内土壤动物的群落数量也具有显著影响。典型生境中土壤动物群落的总个体数量与土壤中的TN含量呈极显著的正相关,退化生境中温度因子的影响更为显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 土壤动物生态学研究的历史回顾
• 1.1 国外土壤动物生态学研究回顾
• 1.2 国内土壤动物生态学研究回顾
• 2 土壤动物生态学研究的现状
• 2.1 土壤动物的生态分布及其与环境的关系
• 2.2 土壤动物对环境的指示意义
• 2.3 土壤动物多样性的功能作用
• 2.4 土壤动物在物质分解和养分循环过程中的作用
• 2.5 草地生态系统中物质分解及土壤动物作用的相关研究
• 3 本论文的研究背景及意义
• 4 研究目标和研究内容
• 4.1 研究目标
• 4.2 研究内容
• 5 本研究的理论依据
• 5.1 土壤动物分布区系和区域分异
• 5.2 土壤动物群落动态
• 5.3 土壤动物群落多样性和结构
• 5.4 生态系统的物质循环
• 6 研究技术路线及特色
• 6.1 技术路线
• 6.2 特色及创新点
• 第二章 研究区概况
• 1 地质地貌
• 2 气候
• 3 土壤
• 3.1 淡黑钙土
• 3.2 草甸土
• 3.3 盐土
• 3.4 碱土
• 4 植被
• 4.1 羊草群落
• 4.2 羊草+杂类草群落
• 4.3 拂子茅群落
• 4.4 虎尾草群落
• 4.5 碱茅群落
• 4.6 碱蓬群落
• 5 土壤动物
• 第三章 研究方法
• 1 凋落物收集和样地布设
• 1.1 凋落物材料的获取和样地的选择
• 1.2 凋落物袋的制备和布设
• 2 样品的采集和处理
• 2.1 凋落物样品的采集
• 2.2 凋落物中土壤动物的收集
• 2.3 背景土壤动物群落和土壤样品的采集
• 3 土壤动物分类鉴定
• 4 凋落物和土壤样品的理化性质分析
• 4.1 凋落物样品
• 4.2 土壤样品
• 5 数据统计处理和分析
• 5.1 数据统计和作图
• 5.2 土壤动物群落特征分析指数
• 5.3 数据统计分析
• 第四章 凋落物的分解速率
• 1 不同物种在 4mm 网孔凋落物袋内的分解速率
• 1.1 羊草凋落物的分解速率
• 1.2 虎尾草凋落物的分解速率
• 1.3 拂子茅凋落物的分解速率
• 1.4 碱茅凋落物的分解速率
• 1.5 碱地肤凋落物的分解速率
• 2 不同物种在 2mm 网孔凋落物袋内的分解速率
• 2.1 羊草凋落物的分解速率
• 2.2 虎尾草凋落物的分解速率
• 2.3 拂子茅凋落物的分解速率
• 2.4 碱茅凋落物的分解速率
• 2.5 碱地肤凋落物的分解速率
• 3 不同物种在 0.15mm 网孔凋落物袋内的分解速率
• 3.1 羊草凋落物的分解速率
• 3.2 虎尾草凋落物的分解速率
• 3.3 拂子茅凋落物的分解速率
• 3.4 碱茅凋落物的分解速率
• 3.5 碱地肤凋落物的分解速率
• 4 不同物种在 0.01mm 网孔凋落物袋内的分解速率
• 4.1 羊草凋落物的分解速率
• 4.2 虎尾草凋落物的分解速率
• 4.3 拂子茅凋落物的分解速率
• 4.4 碱茅凋落物的分解速率
• 4.5 碱地肤凋落物的分解速率
• 5 各种凋落物分解速率的比较分析
• 6 凋落物分解速率的数学模拟
• 7 小结
• 第五章 凋落物分解过程中的养分动态
• 1 初始凋落物的化学性质
• 1.1 凋落物中的养分元素含量
• 1.2 凋落物性质的主要指标比较
• 2 氮素动态
• 2.1 羊草凋落物的氮素动态
• 2.2 虎尾草凋落物分解过程中氮素的动态
• 2.3 拂子茅凋落物分解过程中氮素的动态
• 2.4 碱茅凋落物分解过程中氮素的动态
• 2.5 碱地肤凋落物分解过程中氮素的动态
• 2.6 不同物种凋落物分解过程中的氮素动态比较
• 3 磷素动态
• 3.1 羊草凋落物的磷素动态
• 3.2 虎尾草凋落物的磷素动态
• 3.3 拂子茅凋落物的磷素动态
• 3.4 碱茅凋落物的磷素动态
• 3.5 碱地肤凋落物的磷素动态
• 3.6 不同物种凋落物分解过程中的磷素动态差异
• 4 钾素动态
• 4.1 羊草凋落物的钾素动态
• 4.2 虎尾草凋落物的钾素动态
• 4.3 拂子茅凋落物的钾素动态
• 4.4 碱茅凋落物的钾素动态
• 4.5 碱地肤凋落物的钾素动态
• 4.6 不同物种凋落物分解过程中的钾素动态比较
• 5 小结
• 第六章 分解过程中的土壤动物群落动态
• 1 凋落物袋内的土壤动物群落
• 1.1 不同物种4mm 网孔袋内的土壤动物群落动态
• 1.2 不同物种2mm 网孔袋内的土壤动物群落动态
• 1.3 不同物种0.15mm 网孔袋内的土壤动物群落动态
• 2 不同物种凋落物袋内的土壤动物群落比较
• 2.1 土壤动物类群的优势度比较
• 2.2 土壤动物集聚时间比较
• 2.3 土壤动物群落密度组成比较
• 3 不同网孔凋落物中土壤动物群落比较
• 3.1 土壤动物群落的类群组成比较
• 3.2 土壤动物密度组成比较
• 3.3 土壤动物群落多样性比较
• 4 生境中土壤动物群落组成动态
• 4.1 土壤动物群落数量和类群动态
• 4.2 土壤动物群落多样性特征
• 5 凋落物与生境中土壤动物群落之间的比较
• 6 两种生境凋落物中土壤动物群落比较
• 6.1 两种生境凋落物中土壤动物群落的差异
• 6.2 两种生境中土壤动物群落的差异
• 7 小结
• 第七章 土壤动物在凋落物分解中的作用
• 1 土壤动物对凋落物分解速率的影响
• 1.1 不同网袋处理中凋落物分解速率的比较
• 1.2 土壤动物密度与凋落物分解速率的关系
• 1.3 土壤动物多样性与凋落物分解速率的关系
• 2 土壤动物对凋落物分解过程中的养分动态的影响
• 2.1 不同网孔凋落物分解过程中的氮素动态比较
• 2.2 不同网孔凋落物分解过程中的磷素动态差异
• 2.3 不同网孔凋落物分解过程中的钾素动态比较
• 2.4 土壤动物与凋落物中养分元素变化的相关性
• 3 凋落物分解影响因子的综合分析
• 4 凋落物分解中的土壤动物类群
• 5 小结
• 第八章 土壤动物与环境因子的关系
• 1 凋落物中土壤动物与环境因子的关系
• 2 生境中土壤动物与环境因子的关系
• 2.1 土壤环境因子特征
• 2.2 土壤动物群落与环境因子关系的相关分析
• 2.3 土壤动物类群与环境因子的典范对应分析
• 3 小结
• 第九章 主要结论与讨论
• 1 主要结论
• 1.1 凋落物的分解速率
• 1.2 凋落物分解过程中的养分动态
• 1.3 分解过程中的土壤动物群落
• 1.4 土壤动物在凋落物分解和养分释放中的作用
• 1.5 其他分解因子对凋落物分解的影响
• 1.6 土壤动物和环境因子之间的关系
• 2 讨论
• 2.1 凋落物初始化学性质对其分解速率的影响
• 2.2 凋落物袋法在分解试验中的适用性
• 2.3 冬季低温期凋落物的分解和土壤动物的活动
• 参考文献
• 附录：研究区土壤动物名录
• 后记
• 在学期间公开发表论文及著作情况