全球變暖對松嫩西部草原中小型土壤動物多樣性的影響

【摘要】：松嫩平原西部處于半干旱的農(nóng)牧交錯地區(qū),是全球變化的敏感區(qū)域,是生態(tài)環(huán)境的脆弱地區(qū)。草原的過度利用已經(jīng)對區(qū)域的生態(tài)環(huán)境及生物多樣性帶來較為嚴(yán)重的負(fù)面影響,并且導(dǎo)致松嫩草原存在著不同程度的退化。當(dāng)今松嫩草原的環(huán)境脅迫是由全球變暖背景下的各種人類對草原的管理利用方式共同組成。而土壤動物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺的組成部分,因此有必要研究土壤動物群落在全球變暖背景下對環(huán)境變化和人類活動的響應(yīng)。本文立足于松嫩平原西部草原為研究區(qū)域,以土壤中小型節(jié)肢動物代表類群跳蟲和線蟲為研究對象,通過長期原位的被動增溫(開頂箱增溫)和主動增溫(紅外輻射器)來模擬全球氣候變暖,并結(jié)合人工控制降水變化以及刈割管理措施等,從土壤動物多樣性變化的角度探討全球氣候變化和人類生產(chǎn)活動對松嫩平原西部地下生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的影響,以期為未來全球氣候變化背景下的草原管理提供數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。主要結(jié)果包括以下幾方面內(nèi)容:一、土壤溫度增加對土壤中小型節(jié)肢動物的影響在本文中兩個增溫處理實(shí)驗(yàn)中,土壤溫度的提升均增加了實(shí)驗(yàn)區(qū)的跳蟲群落個體數(shù)量。跳蟲群落中對土壤溫度增加最為敏感的是優(yōu)勢種Orchesellides.sp1,增溫處理使跳蟲Orchesellides.sp1的個體數(shù)量和在群里中所占的比例均有升高。增溫處理雖然在部分取樣中提升了跳蟲的物種數(shù)量和群落多樣性指數(shù),但整體上并沒有表現(xiàn)出顯著的影響趨勢。本文中線蟲群落對土壤溫度增加的響應(yīng)較為復(fù)雜,日間增溫顯著降低了線蟲群落的個體密度,而在夜間增溫處理對線蟲群落個體密度沒有顯著的影響。同時,日間土壤溫度升高對線蟲群落物種數(shù)量有顯著的提升作用,而夜間土壤溫度升高則對線蟲群落物種數(shù)量沒有顯著影響。二、土壤濕度變化對土壤中小型節(jié)肢動物的影響松嫩平原西部草原處于半干旱地區(qū),降水是該地區(qū)主要環(huán)境限制因子之一。而在本文實(shí)驗(yàn)中,土壤濕度的變化對土壤動物群落并沒有表現(xiàn)出較為明顯的影響趨勢。這一現(xiàn)象的原因有兩方面,首先松嫩平原西部草原的地表蒸發(fā)量大,短暫的人工增加降水對土壤動物群落的影響很有限。并且松嫩西部草原長期處于半干旱氣候條件下,土壤動物群落對干旱環(huán)境有著較好的適應(yīng)。因此本文實(shí)驗(yàn)中土壤濕度的變化并沒有對土壤動物群落產(chǎn)生顯著的影響。三、草原刈割管理對土壤中小型節(jié)肢動物的影響草地刈割是松嫩草原主要管理方式之一,且松嫩草原面臨著由過度刈割產(chǎn)生的草地退化、生態(tài)系統(tǒng)功能喪失等一系列問題。在本文實(shí)驗(yàn)中隨著刈割強(qiáng)度的增加,土壤跳蟲群落的個體數(shù)量和物種多樣性都有著顯著的升高。而土壤動物群落能夠加速土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動,這在松嫩平原較為貧瘠的土壤中,可能會進(jìn)一步加速土壤退化問題。因此從土壤節(jié)肢動物群落對刈割的響應(yīng)方面來看,松嫩平原西部草原的刈割管理應(yīng)同樣注意不可過度刈割。此外,本文實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)土壤線蟲群落對土壤溫度在日間升高和夜間升高表現(xiàn)出不同的響應(yīng)趨勢。通過本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為該響應(yīng)趨勢的不同主要是由于土壤的極端溫度的升高超出了部分線蟲種的耐受區(qū)間,因此整體群落結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出在日間增溫和夜間增溫不同的變化趨勢。而在多數(shù)已有關(guān)于土壤動物對土壤溫度變化的研究中,并沒有關(guān)注溫度升高的不對稱性。目前關(guān)于全球氣候升高的不對稱性對生態(tài)系統(tǒng)和生物群落的影響相關(guān)研究仍較為薄弱,在未來的實(shí)驗(yàn)研究中應(yīng)予以重視。 【關(guān)鍵詞】：土壤動物 全球變暖 松嫩西部草原 跳蟲 線蟲
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S812.2
【目錄】：

• 中文摘要7-9
• Abstract9-12
• 引言12-14
• 第一章 緒論14-28
• 第一節(jié) 選題依據(jù)及意義14-16
• 第二節(jié) 土壤動物的意義和研究歷史16-21
• 2.1 土壤動物的定義16
• 2.2 土壤動物學(xué)研究的意義16-19
• 2.3 土壤動物的研究歷史和進(jìn)展19-21
• 第三節(jié) 全球氣候變化的研究進(jìn)展21-25
• 3.1 全球氣候變化研究的進(jìn)展和現(xiàn)狀21-22
• 3.2 全球變暖對生態(tài)系統(tǒng)和物種多樣性的影響22-25
• 第四節(jié) 論文研究內(nèi)容、技術(shù)路線和創(chuàng)新點(diǎn)25-28
• 第二章 土壤溫度濕度變化對土壤動物多樣性的影響28-46
• 第一節(jié) 前言28-33
• 第二節(jié) 材料與方法33-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)域概況33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計33-35
• 2.3 采樣和鑒定35
• 2.4 數(shù)據(jù)分析35-37
• 第三節(jié) 結(jié)果分析37-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)處理對土壤溫度、濕度和植物群落的影響37-38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)處理對跳蟲群落物種組成、個體豐富度和群落多樣性影響38-43
• 第四節(jié) 討論與結(jié)論43-46
• 第三章 全球變暖情景下草地刈割對土壤動物多樣性的影響46-66
• 第一節(jié) 前言46-48
• 第二節(jié) 材料與方法48-52
• 2.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)域概況48
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計48-51
• 2.3 采樣和鑒定51
• 2.4 數(shù)據(jù)分析51-52
• 第三節(jié) 結(jié)果分析52-64
• 3.1 增溫刈割對樣地土壤溫濕度以及樣地植被生物量的影響52-54
• 3.2 實(shí)驗(yàn)處理對跳蟲群落物種組成、個體豐富度和群落多樣性影響.43第四節(jié) 結(jié)論與討論54-64
• 第四節(jié) 結(jié)論與討論64-66
• 第四章 不對稱增溫對松嫩平原土壤動物多樣性的影響66-84
• 第一節(jié) 前言66-68
• 第二節(jié) 材料與方法68-71
• 2.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)域概況68
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計68-70
• 2.3 采樣和數(shù)據(jù)分析70
• 2.4 數(shù)據(jù)分析70-71
• 第三節(jié) 結(jié)果分析71-80
• 3.1 不對稱增溫對土壤溫濕度的影響71-74
• 3.2 不對稱增溫對線蟲物種組成、個體豐富度和多樣性的影響74-80
• 第四節(jié) 討論與結(jié)論80-84
• 4.1 紅外線輻射器的原理和應(yīng)用80
• 4.2.土壤白天增溫和夜間增溫對土壤線蟲群落具有不同的影響80-82
• 4.3.不對稱增溫對松嫩草地土壤線蟲多樣性的影響82-84
• 第五章 總結(jié)與展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-100
• 博士在讀期間已發(fā)表和已投論文目錄100-102
• 致謝102

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