内蒙古公路路域土壤动物群落特征及其在生态恢复中的作用研究

论文摘要

公路建设不可避免地要对公路通过地区的生态环境产生影响。筑路形成的裸露边坡,依靠自然恢复至少需要几十甚至上百年的时间。人工恢复植被能够缩短植被自然恢复的时间,改良公路边坡土壤。土壤动物是土壤系统中的重要组成部分,对土壤形成和植被发育起着重要的促进作用。2004年和2007年在内蒙古自治区中部呼集高速公路卓资县境内的路段内,11个不同生境共获土壤动物19775只,隶属于3门6纲20目3亚目75科,其中大型土壤动物994只,中小型土壤动物8301只,线虫10480只。2004年共获土壤动物17933只,其中大型土壤动物994只,中小型土壤动物7677只,线虫9262只,这些土壤动物隶属于3门6纲20目3亚目74科。2007年在人工恢复植被的公路边坡4个生境共获土壤动物24类,1842只,其中中小型土壤动物23类,624只,线虫为1218只,这些土壤动物隶属于2门3纲10目3亚目16科。未受筑路影响的公路东南坡、西北坡及坡间平地的大型土壤动物以正蚓科和蚁科为主,中小型土壤动物的优势类群为革螨亚目、辐螨亚目和球角跳虫科。筑路形成的裸露公路边坡,线虫、蜱螨目和弹尾目个体数量占优势。自然恢复植被的公路边坡大型土壤动物主要以步甲科、蚁科和蜘蛛目为主,小型土壤动物的组成较单调,以节跳虫科、革螨亚目和辐螨亚目占优势。人工恢复植被公路边坡大型土壤动物群落主要由鞘翅目和蜘蛛目组成,中小型土壤动物的优势类群为革螨亚目、辐螨亚目和节跳虫科。人工恢复植被三年后,公路边坡的部分大型土壤动物体型趋于小型化,表明随着时间的延长,人工恢复植被公路各边坡处于退化中。未受筑路影响的路域边坡土壤动物的类群数高于筑路形成的公路边坡。自然恢复的公路边坡和农田弃耕自然恢复的坡地中大型土壤动物类群数和个体数比人工植被恢复的公路边坡多。人工植被恢复的公路边坡中小型土壤动物的个体数多于其它生境。在内蒙公路路域不同生境土壤动物在土壤中的垂直分布具有表聚性,即随土层深度的增加,个体数和类群数递减,个体数的表聚性较类群数显著。裸露公路边坡土壤动物垂直分布的表聚性不明显。未受筑路影响的公路边坡土壤动物多样性的变化不大。人工恢复植被时间和坡向对大型和中小型土壤动物的多样性产生重要影响。人工恢复植被一年的公路西北坡大型和中小型土壤动物的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数均高于东南坡,Simpson优势度指数的变化相反;人工恢复植被当年的两公路边坡多样性的变化规律相反。人工恢复植被公路边坡大型和中小型土壤动物DG和DIC的多样性指数高于未进行人工恢复植被的公路边坡。公路路域大型和中小型土壤动物的类群数与土壤环境因子相关不显著,中小型土壤动物的个体数与全氮、全磷、有机质、pH值和土壤含水量相关显著。CCA分析结果表明土壤的含水量是导致中小型土壤动物在不同土地类型分布存在差异的主要原因。采用灰色关联分析发现土壤动物的多样性与pH值、全磷、全钾、自然含水量的灰色关联度较大,与有机质和全氮的灰色关联度较小。人工植被恢复能够促使中小型土壤动物大量繁殖,个体数量急剧增加,但大型土壤动物类群和个体数少,多样性指数低。随着演替的进行,植被和土壤的恢复,一些大型土壤动物开始侵入公路边坡,捕食类群和腐食类群逐渐增多,地下食物网日趋复杂完善,土壤动物的群落多样性增高,稳定性增强。但随着时间的延长,由于呼集高速公路卓资路段的公路边坡的坡度较大,基材逐渐被坡面径流强烈冲刷流失,边坡上的植物相继死亡,土壤动物群落的类群和个体数量也逐渐减少。优势类群正蚓科在公路路域不同恢复阶段个体数差异极显著,可作为评价公路路域生态恢复成功与否的一个生物指标,能够增强退化生态系统恢复与重建评价的可信度。土壤的动物群落特征可作为生态系统的恢复中土地可持续利用评价的生物指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1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及动态
• 2.1 土壤动物对全球变化的响应
• 2.2 土地覆被和土地利用对土壤动物的影响
• 2.3 土壤动物对环境的监测和指示作用
• 2.4 土壤动物多样性的功能作用
• 2.5 土壤动物在物质分解方面的作用
• 3 研究背景及意义
• 3.1 公路路域生态环境问题
• 3.2 公路路域生态恢复研究
• 4 研究目标和内容
• 4.1 研究目标
• 4.2 研究内容
• 5 本研究的理论依据
• 5.1 自我设计与人为设计理论
• 5.2 动物分布区与区系理论
• 5.3 动物分布区域分异的地方性理论
• 5.4 生物群落结构理论
• 5.5 生物群落演替理论
• 5.6 生态系统的物质循环理论
• 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2章 研究区概况
• 1 研究区的自然概况
• 2 研究区的社会经济概况
• 3 路段概况
• 4 取样点概况
• 第3章 研究方法
• 1 野外采样
• 2 室内分析
• 2.1 土壤动物的分离鉴定
• 2.2 土壤样品的化验分析
• 3 数据处理
• 3.1 数据统计分析
• 3.2 多样性指数的计算公式
• 3.3 灰色关联分析
• 3.4 聚类分析
• 第4章 未受筑路影响的路域边坡土壤动物群落特征
• 1 未受筑路影响的路域边坡土壤动物群落的类群与数量
• 1.1 未受筑路影响的路域边坡大型土壤动物群落的类群与数量
• 1.2 未受筑路影响的路域边坡中小型土壤动物群落的类群与数量
• 2 未受筑路影响的路域边坡土壤动物的空间分布格局
• 2.1 未受筑路影响的路域边坡土壤动物的水平分布
• 2.2 未受筑路影响的路域边坡土壤动物的垂直分布
• 3 未受筑路影响的路域边坡土壤动物多样性分析
• 4 土壤环境因子对未受筑路影响的路域边坡土壤动物组成的影响
• 5 小结
• 第5章 筑路形成的裸露边坡土壤动物群落特征
• 1 裸露边坡土壤动物群落的组成特征
• 2 裸露边坡土壤动物的空间分布格局
• 2.1 裸露边坡土壤动物的水平分布
• 2.2 裸露边坡土壤动物的垂直分布
• 3 裸露边坡土壤动物的多样性
• 4 土壤环境因子对中小型土壤动物群落的影响
• 5 小结
• 第6章 筑路边坡植被自然恢复后土壤动物群落特征
• 1 筑路边坡植被自然恢复后土壤动物群落的类群与数量
• 1.1 筑路边坡植被自然恢复后大型土壤动物群落的类群与数量
• 1.2 筑路边坡植被自然恢复后中小型土壤动物群落的类群与数量
• 2 筑路边坡植被自然恢复后土壤动物的空间分布格局
• 2.1 筑路边坡植被自然恢复后土壤动物的水平分布
• 2.2 筑路边坡植被自然恢复后土壤动物的垂直分布
• 3 筑路边坡植被自然恢复后土壤动物多样性分析
• 4 筑路边坡植被自然恢复后土壤动物与土壤环境因子间关系
• 5 小结
• 第7章 筑路边坡人工恢复植被后土壤动物群落特征
• 1 筑路边坡人工恢复植被后土壤动物群落的类群组成
• 1.1 筑路边坡人工恢复植被后大型土壤动物群落的类群与数量
• 1.2 筑路边坡人工恢复植被后中小型土壤动物群落的类群与数量
• 1.3 筑路边坡人工恢复植被后土壤动物类群间的相关性
• 2 筑路边坡人工恢复植被后土壤动物的空间分布格局
• 2.1 筑路边坡人工恢复植被后土壤动物的水平分布
• 2.2 筑路边坡人工恢复植被后土壤动物的垂直分布
• 3 筑路边坡人工恢复植被后土壤动物多样性比较
• 4 筑路边坡人工恢复植被后土壤环境因子分析
• 5 小结
• 第8章 公路路域土壤动物的群落特征分析及其在生态恢复过程中的作用
• 1 公路路域土壤动物群落特征分析
• 1.1 公路路域土壤动物群落的频度分析
• 1.2 公路路域土壤动物群落的相似性分析
• 2 公路路域不同生境土壤动物的多样性分析
• 3 土壤动物群落与土壤环境因子间的相关分析
• 3.1 公路路域土壤环境因子分析
• 3.2 不同土地利用类型土壤动物的类群组成与土壤环境因子相关分析
• 3.3 不同植被恢复阶段土壤动物的多样性与土壤环境因子灰色关联分析..
• 4 土壤动物在公路路域生态恢复中的作用
• 4.1 土壤动物功能类群划分及分析
• 4.2 土壤动物在公路路域生态恢复中的作用
• 5 小结
• 第9章 结论与讨论
• 1 结论
• 1.1 公路路域土壤动物群落组成特征
• 1.2 公路路域土壤动物水平分布特征
• 1.3 公路路域土壤动物垂直分布特征
• 1.4 公路路域土壤动物的多样性特征
• 1.5 公路路域土壤动物与环境因子关系
• 1.6 土壤动物在公路域生态恢复中的作用
• 2 讨论
• 2.1 土壤动物在公路路域生态恢复中作用
• 2.2 公路路域植被护坡工程施工技术
• 参考文献
• 调查区土壤动物名录
• 在学期间公开发表论文及著作情况
• 后记