北方蚁对不同草地土壤理化性质、种子库及植物群落的影响

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:VictorXie
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目的:明确北方蚁影响下,蚁巢及周围土壤理化性质的变化特征、蚁巢筑巢材料浸提液对种子萌发和幼苗生长的化感作用、蚁巢及周围土壤种子库组成特征,最终探究蚁巢对植物群落结构产生的影响。方法:2019年8月在温性荒漠草原、温性草原、山地草甸中分别寻找北方蚁蚁巢。(1)以蚁巢正中心为原点,在0、50、100、150、200及500cm外(CK),取20cm深的土壤,测定土壤含水率、p H值、有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷。(2)各草地中分别收集北方蚁蚁巢筑巢材料,制备出0.1、0.05、0.02g/m L浓度的浸提液,以蒸馏水为对照,对无芒雀麦(Bromus inermis)、鸭茅(Dactylis glomerata)、羊茅(Festuca ovina)、草地早熟禾(Poa pratensis)、落芒草(Piptatherum munroi)和伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)种子进行萌发试验,探究种子萌发和幼苗生长情况。(3)距蚁巢0、50、100、150、200、500cm处,分别取0~10、10~20cm深的土壤,进行萌发试验后鉴定计数,探究土壤种子库变化特征。(4)在蚁巢和距蚁巢5m外(CK)选取0.5×0.5m样方框,分析植物物种组成,功能群重要值、地上生物量、物种多样性指数等。结果:(1)草地类型、离巢距离及二者交互作用均对土壤参数有极显著影响(P<0.01),碱解氮和有效磷主要受离巢距离的影响,其余参数受草地类型的影响更大;不同草地的蚁巢均表现出蚁巢中心p H值显著低于周围土壤(P<0.05),并与离巢距离呈极显著正相关(P<0.01),其余参数显著高于周围土壤(P<0.05),并与离巢距离呈极显著负相关(P<0.01);通过拟合曲线,各土壤参数与离巢距离均符合函数模型;综合各土壤参数分析,除离巢距离、有效磷与p H值无相关性外,其余参数间均表现出显著相关(P<0.05)。(2)与对照相比,3类草地均表现为0.1g/m L浓度的浸提液显著降低(P<0.05)6种种子发芽率、发芽势、发芽指数、幼苗根长和茎长,生物量呈不显著降低。同一生境中,浸提液浓度降低,种子受化感作用抑制性降低,但存在物种间差异。综合效应指数表明,温性荒漠草原中以鸭茅受抑制性最大,温性草原中浓度为0.1g/m L时无芒雀麦受抑制性最高,0.02g/m L和0.05g/m L时落芒草受促进作用最大,山地草甸中以羊茅受抑制性最大。方差分析表明,3因素对种子萌发和幼苗生长的影响强度为:物种>草地类型>筑巢材料浸提液。(3)3类草地中,蚁巢中心0~10cm、10~20cm深度土壤种子库种数和物种数均显著高于周围土壤,均以多年生草本为主,一年生草本次之,且随着蚁巢直径的增大,蚁巢中心种子数显著上升(P<0.05)。温性荒漠草原中,蚁巢中心物种多样性指数显著上升(P<0.05),温性草原、山地草甸中Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数显著上升(P<0.05)。RDA分析表明,温性荒漠草原中土壤种子库物种组成受有效磷和含水率的影响最大,温性草原中受土壤全磷和p H值的影响最大,而在山地草甸中则受有效磷的影响。(4)3类草地中,与对照相比,蚁巢植物物种数降低,禾本科、莎草科的重要值、地上生物量显著增加(P<0.05),豆科、杂类草的重要值显著降低(P<0.05),地上生物量不显著上升或显著降低(P<0.0.5)。蚁巢Margalef指数、Shannon Wiener指数、Simpson指数显著降低(P<0.05),Alatalo均匀度指数显著升高(P<0.05)。结论:北方蚁筑巢等活动能显著提高蚁巢土壤养分含量、蚁巢中心种子数和物种数,但蚁巢表面的高浓度筑巢材料浸提液对种子萌发和幼苗生长产生抑制作用,最终影响蚁巢植物群落向禾草和莎草科植物的演替。
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