黃河下游典型地區(qū)農(nóng)業(yè)景觀結(jié)構(gòu)對地表節(jié)肢動物多樣性的影響.pdf

1、生物多樣性是制約生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)揮的關(guān)鍵因素之一。生物多樣性也是景觀流的基礎(chǔ)，它對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的氣候調(diào)節(jié)、水土保持、土壤肥力、物質(zhì)生態(tài)的質(zhì)和量、生物控制等都有重要的作用。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展離不開生物多樣性早已成為共識，且非農(nóng)物種的生存也離不開農(nóng)業(yè)景觀所提供的微環(huán)境。農(nóng)業(yè)景觀中的自然、半自然生境（如農(nóng)田邊界、林地、樹籬和溝渠等）對棲息于內(nèi)的動物有重要的影響。
　　本研究選取黃河下游平原地區(qū)的封丘縣的農(nóng)業(yè)景觀生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，依

2、據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，將研究區(qū)分為：農(nóng)業(yè)用地、林地、道路、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、工礦用地、河流、濕地、坑塘、灘涂、溝渠和裸地景觀類型，共12種，基本上能夠代表封丘縣的實(shí)際情況。于2013年5月和2014年4月，采用陷阱法對該區(qū)的農(nóng)田、林地、樹籬和溝渠四種生境類型中的地表節(jié)肢動物進(jìn)行調(diào)查取樣，同時采集土壤樣品進(jìn)行分析，且在每個取樣點(diǎn)采用法瑞學(xué)派1×1 m2的樣方法對植被進(jìn)行調(diào)查。
　　首先為了驗(yàn)證在異質(zhì)性更高的農(nóng)業(yè)景

3、觀中節(jié)肢動物豐富度和多度更高的假說，在地理信息系統(tǒng)技術(shù)和R軟件的支持下，以調(diào)查樣地為中心，用Spearman相關(guān)性分析取樣點(diǎn)周圍200 m、450 m、750 m、1000 m、1250 m、1500 m、1750 m、2000 m不同半徑范圍內(nèi)景觀異質(zhì)性與鞘翅目生物多樣性的關(guān)系。根據(jù)樣點(diǎn)景觀斑塊密度的高低和斑塊豐富度的高低，把研究區(qū)47個樣點(diǎn)劃分為四種景觀類型：（1）高的斑塊密度和高的斑塊豐富度（高構(gòu)型高組成），（2）高的斑塊密度和低

4、的斑塊豐富度（高構(gòu)型低組成），（3）低的斑塊密度和高的斑塊豐富度（低構(gòu)型高組成），（4）低的斑塊密度和低的斑塊豐富度（低構(gòu)型低組成）。用鞘翅目的科豐富度和多度來代表其多樣性。
　　其次為了了解農(nóng)業(yè)景觀動態(tài)對地表節(jié)肢動物多樣性的影響，對研究區(qū)內(nèi)1984—2012年各景觀類型面積的時間動態(tài)變化進(jìn)行分析，然后分析了研究區(qū)地表節(jié)肢動物多樣性的變化特征及不同生境間群落相似性的差異，最后基于景觀生態(tài)學(xué)原理，在 ArcGIS10.0和R2.15

5、.2的支持下，以林地生境為例，用豐富度和香農(nóng)多樣性指數(shù)代表林地內(nèi)地表節(jié)肢動物的多樣性，選擇代表景觀背景的五個競爭模型：生境特性（H1,2012）、基質(zhì)特性（H2,2012）、生境變化（H3,1984—2012）、基質(zhì)變化（H4,1984—2012）和土壤-環(huán)境條件（H5,2012）從四個空間尺度上（100,250,350和500 m）進(jìn)行分析，通過運(yùn)用基于赤池信息量準(zhǔn)則的多模型推理方法，在 R軟件里用廣義線性模型（GLM）探究了研究區(qū)近

6、30年（1984—2012年）景觀背景變化對林地地表節(jié)肢動物多樣性的影響。研究表明：
　?。?）封丘縣以農(nóng)業(yè)景觀為主，基質(zhì)為農(nóng)用地。1984年農(nóng)用地占總面積的73.48％，雖然2012年農(nóng)用地面積有所減少，但仍占總面積的67.62%。在研究區(qū)內(nèi)，農(nóng)村居民點(diǎn)是第二大的景觀類型，在1984和2012年所占的面積分別為10416 hm2和11012 hm2，農(nóng)村居民點(diǎn)用地散布于研究區(qū)內(nèi)。農(nóng)業(yè)景觀中的非農(nóng)生境，如林地和溝渠的面積有較快的增

7、長，兩個年份分別為535 hm2、814 hm2；1508 hm2、10417 hm2。由于國家推行的“退耕還林”等政策，以及人為意識的提高，封丘縣近30年來農(nóng)用地面積逐步減少，而非農(nóng)生境面積的增加有利于當(dāng)?shù)厣锒鄻有缘谋Ｗo(hù)。
　?。?）研究區(qū)2013年數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，農(nóng)田生境的生物多樣性較高，不同生境之間具有一定的差異。在四種多樣性指數(shù)中，農(nóng)田指數(shù)均最高，其次是林地，除豐富度指數(shù)溝渠高于樹籬外，其余三種指數(shù)均是樹籬高于溝渠。β

8、多樣性指數(shù)顯示了生境內(nèi)部群落組成的變化幅度和分化程度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)林地生境的群落組成變化幅度最大，且樣點(diǎn)間組成差異性最高，其次是溝渠和樹籬，農(nóng)田中最低。
　　在2013年的基礎(chǔ)上，對2014年研究區(qū)內(nèi)不同生境類型地表節(jié)肢動物生物多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：物種豐富度在溝渠中最高，其次是林地和農(nóng)田，樹籬中最少；各生境中的多樣性指數(shù)均以溝渠中最高，其次是林地和農(nóng)田，樹籬中最低。通過計算各生境中的β多樣性指數(shù)，結(jié)果顯示：林地生境中各樣地的群落

9、組成變化幅度最大，不同樣點(diǎn)間物種組成差異性最高，其次是溝渠和樹籬，農(nóng)田中最低。這種變化趨勢表明區(qū)域內(nèi)人為活動和生境內(nèi)生態(tài)因子的異質(zhì)性可能起著重要作用。
　　通過比較2013和2014年的地表節(jié)肢動物的多樣性發(fā)現(xiàn)，2014年的地表節(jié)肢動物優(yōu)勢種較為明顯，稀有種較多，常見種偏少，導(dǎo)致豐富度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)和辛普森多樣性指數(shù)偏低，且由于生境內(nèi)部和生境之前的組成差異較為明顯，種群分布不均勻，所以均勻度指數(shù)較低，β多樣性指數(shù)較高。

10、>　?。?）通過在四種生境內(nèi)比較不同尺度上地表節(jié)肢動物與景觀指數(shù)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)該區(qū)地表節(jié)肢動物和不同生境的景觀指數(shù)之間的相關(guān)性存在尺度差異。在農(nóng)田生境中，景觀指數(shù)與地表節(jié)肢動物的相關(guān)性最強(qiáng)的是350 m的尺度范圍；林地生境中，景觀指數(shù)與地表節(jié)肢動物的相關(guān)性最強(qiáng)的是100 m尺度范圍；溝渠生境中，景觀指數(shù)與地表節(jié)肢動物的相關(guān)性最強(qiáng)的是50 m尺度范圍；樹籬生境中，景觀指數(shù)與地表節(jié)肢動物的相關(guān)性最強(qiáng)的是200 m尺度范圍。在今后的研究中，可

11、以直接在最優(yōu)尺度上對地表節(jié)肢動物進(jìn)行更加深入的研究。
　　（4）研究表明，在200 m的尺度范圍內(nèi)，景觀組成異質(zhì)性和構(gòu)型異質(zhì)性與鞘翅目的科豐富度和多度相關(guān)性最強(qiáng)，鞘翅目的多度在組成異質(zhì)性和構(gòu)型異質(zhì)性均較高的區(qū)域達(dá)到最大，且構(gòu)型異質(zhì)性對鞘翅目多度的影響顯著，鞘翅目的科豐富度在不同組成異質(zhì)性和構(gòu)型異質(zhì)性的景觀中沒有顯著差異。在本研究區(qū)景觀的構(gòu)型異質(zhì)性對鞘翅目多度有著積極的影響，增加研究區(qū)景觀的構(gòu)型異質(zhì)性可以增加鞘翅目的多度。
　

12、?。?）不同景觀背景模型對地表節(jié)肢動物多樣性的影響具有尺度依賴性。在100 m的尺度下，生境特性（H1）最能夠解釋香農(nóng)多樣性和物種豐富度，但是隨著尺度的增加，生境特性變化（H3）在較大（250、350和500 m）的尺度對豐富度和香農(nóng)多樣性影響最大，而基質(zhì)特性和土壤—環(huán)境條件（H2和H5）作用不顯著。景觀背景對林地地表節(jié)肢動物的多樣性解釋量達(dá)到40%。建議今后的研究中可以增加其他競爭模型的構(gòu)想，以期能更好的理解景觀背景對地表節(jié)肢動物多樣