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外来入侵植物加拿大一枝黄花对入侵地土壤动物群落结构的影响

作　者: 李涛
导　师: 郑荣泉
学　校: 浙江师范大学
专　业: 生态学
关键词: 加拿大一枝黄花土壤动物土壤理化性质垂直分布灰色关联分析
分类号: S451
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

生物多样性演变是全球变化的重要组成部分,物种入侵对生物多样的影响已成为当前全球变化领域的研究热点之一。外来入侵植物与入侵地土壤动物群落的相互关系是影响外来植物入侵力和生态系统可入侵性的一个重要的领域,因此,研究外来植物入侵对入侵地土壤动物群落及理化性质的影响不仅可以全面的评估入侵植物对生态系统的影响,而且对探索外来植物入侵的土壤动物学机制尤为重要。加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)原产于北美,是1935年作为花卉观赏植物引入我国上海,后来成为大量蔓延,并成为我国华东地最常见的的外来入侵恶草之一在入侵过程中逐渐形成了单一优势种群,使其周围土著植物无法生长,明显降低了本地植物群落的多样性,严重威胁着生态系统的平衡,给我国带来了巨大的经济损失,已成为迫切需要解决的生态学问题。以往对加拿大一枝黄花的研究主要集中于形态描述、分布动态、检疫和除害处理、入侵机制、化感作用、以及其对土壤微生物影响等方面,而其对土壤动物群落结构影响方面的研究未见报道。为了了解加拿大一枝黄花入侵对入侵地土壤动物的群落结构及其对理化性质的影响,本文分季节、分层次对不同入侵程度的加拿大一枝黄花入侵地进行了取样调查,研究了不同的入侵程度对土壤动物群落组成、个体数量、垂直分布、季节变化,群落多样性指数等产生的影响,同时还分析了不同入侵地的土壤理化性质的变化及其对土壤动物群落结构的影响。主要结果如下：(1)不同入侵程度对土壤动物群落组成的影响在野外调查所选取的加拿大一枝黄花入侵地中,共捕获土壤动物9900个,隶属3门11纲14目。不同的入侵程度的样地中土壤动物类群组成不同,在3个入侵样地的试验样地,弹尾目和蜱螨类的土壤动物为优势类群,其他常见类群和稀有类群组成各异。土壤动物个体数量和类群数表现为：轻度入侵区(Ⅰ型)>中度入侵区(Ⅱ型)>重度入侵区(Ⅲ型)。通过单因素方差分析,发现不同入侵地弹尾目的个体数量差异显著(F=7.986,p<0.05),而蜱螨类的个体数量差异不显著(F=1.460,p>0.05)。(2)不同入侵程度土壤动物群落的多样性变化运用不同的多样性指数对土壤动物多样性的变化结果不同,多样性指数表现的规律是轻度入侵区(Ⅰ型)<中度入侵区(Ⅱ型)<重度入侵区(Ⅲ型),均匀性指数的规律为轻度入侵区(Ⅰ型)<中度入侵区(Ⅱ型)<重度入侵区(Ⅲ型),而优势度指数表现与多样性指数和均匀性指数相反,轻度入侵区(Ⅰ型)>中度入侵区(Ⅱ型)>重度入侵区(Ⅲ型)。(3)不同入侵程度下土壤动物群落及多样性指数的季节变化不同季节入侵区域土壤动物类群组成变化规律不明显,土壤动物个体数在不同的入侵区域规律也不同,如轻度入侵区(Ⅰ型)的季节规律春季<夏季<秋季<冬季,中度入侵区(Ⅱ型)的变化规律为夏季<春季=冬季<秋季,重度入侵区(Ⅲ型)的规律秋季<春季<冬季<夏季。不同入侵区域土壤动物多样性指数随季节变化也不明显。(4)入侵地土壤动物群落垂直分布加拿大一直黄花的入侵没有改变土壤动物的垂直分布格局,且具有表聚性的特点,随着土层的加深,土壤动物的个体数量依次递减,通过单因素方差分析发现不同土层的土壤动物差异显著(F=95.10,p<0.01)。但随加拿大一枝黄花入侵程度的加大,0—5 cm的土层土壤动物的个体数量依次减少。(5)入侵地土壤动物相似性分析及聚类排序土壤动物类群相似性分析结果显示,Jaccard指数介于0.6667—1之间,说明群落之间相似性比较高,共有类群较多。欧式聚类法树状图和非度量多维标度MDS表明,图形拟合较好,不同入侵程度下的土壤动物分为3类,即加拿大一枝黄花轻度入侵区(Ⅰ型)、中度入侵区(Ⅱ型)和重度入侵区(Ⅲ型)。(6)环境因子对土壤动物群落的影响加拿大一枝黄花入侵区域土壤pH、有机质含量、铵态氮、速效钾和速效磷差异显著(p<0.05),土壤的含水量和土壤温度差异不显著(p>0.05)。加拿大一枝黄花不同程度的入侵降低了土壤的pH、铵态氮和速效钾的含量。灰色关联分析表明,在入侵区域土壤铵态氮对土壤动物的影响最大,有机质含量次之,再次是速效磷和pH,土壤含水量的影响最小。土壤理化性质和土壤动物群落关系密切,加拿大一枝黄花影响土壤动物群落结构是入侵的一部分,这种改变加速了土壤的养分循环,可能增强了加拿大一枝黄花的养分吸收,进而促进其生长、竞争和扩张。

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摘要 3-5ABSTRACT 5-8目录 8-10第一章文献综述 10-19 1 生物入侵研究概述 10-13 1.1 生物入侵的概念 10 1.2 生物入侵的过程 10-11 1.3 外来种入侵的危害 11-13 2 外来入侵植物加拿大一枝黄花的研究进展 13-15 2.1 加拿大一枝黄花的概况 13 2.2 加拿大一枝黄花国内外研究进展 13-15 3 入侵植物对于土壤生物多样性影响的研究进展 15-17 3.1 入侵植物对土壤微生物多样性的研究进展 16 3.2 入侵植物对土壤动物多样性的研究进展 16-17 4 本文的研究意义及研究内容 17-19 4.1 研究意义 17-18 4.2 研究内容 18-19第二章研究区域概况与研究方法 19-22 1 研究区域概况 19 2 材料与方法 19-20 2.1 样地的设置 19 2.2 样地的采样 19-20 2.3 土壤动物的分离鉴定 20 2.4 土壤理化性质的测定 20 3 数据分析 20-22第三章群落分布及季节变化 22-35 1 土壤动物的群落组成 22-24 1.1 土壤动物的数量特征 22-23 1.2 土壤动物的优势类群、常见类群及稀有类群 23-24 2 土壤动物的季节变化 24-27 2.1 类群组成和个体数量的季节动态 24-25 2.2 土壤动物多样性随季节的变化 25-27 3 加拿大一枝黄花不同入侵程度对土壤动物的影响 27-30 3.1 不同的入侵程度对土壤动物类群数的影响 27-28 3.2 不同的入侵程度对土壤动物个体数的影响 28-29 3.3 入侵对多样性指数、均匀性指数、优势度指数的影响 29-30 4 入侵地土壤动物的垂直分布 30-31 5 入侵区域土壤动物类群的相似性分析 31-32 6 群落的聚类和排序 32-35第四章土壤动物群落和土壤理化性质的关联度分析 35-40 1 入侵区域土壤的理化性质 35-36 2 土壤动物群落和土壤理化指标的灰色分析 36-40 2.1 土壤动物群落与土壤理化指标的关联系数 36-38 2.2 关联排序 38-40第五章结语 40-42参考文献 42-51致谢 51-52攻读学位期间发表的学术论文 52攻读学位期间获得的奖励 52-53

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