论文部分内容阅读
土壤动物不仅是生态系统的基本组成部分,而且是生态系统物质循环和能量流动的积极参与者。高山林线交错带拥有比相邻系统更高的生境复杂性和物种多样性,是全球气候变化的敏感区域。季节性雪被是高纬度和高海拔地区普遍存在的气候特征。现在关键的科学问题是:受季节性雪被和冻融循环的影响,高山林线交错带凋落物分解中的土壤动物群落是否发生显著变化?如何变化?对凋落物的分解的影响是否显著?雪被期和生长季节土壤动物群落间有何联系?同时,全球变暖季节性雪被改变将如何影响高山林线交错区凋落物分解以及分解过程中的土壤动物群落结构,迄今缺乏深入的研究,这限制了人们对高山林线交错带土壤生态过程的深入了解。川西亚高山林线交错带作为中纬度高海拔地区最具代表性的高寒生态交错带,季节性雪被覆盖的时间一般为5~6个月,气候垂直分异明显,是研究全球变暖情景下冬季土壤生态学过程的理想科研场所。本研究采用凋落物分解袋的方法,以川西高山林线交错带12种代表性植物:锦丝藓Actinothuidium hookeri、高山冷蕨Cystopteris moupinensis、柳兰Epilobium angustifolium、康定柳Salix paraplesia、红毛花楸Sorbus rufopilosa、高山杜鹃Rhododendron lapponicum、糙野青茅Deyeuxia scabrescens、圆叶筋骨Ajuga ovalifolia、藏羊茅Festuca wallichanica、冷地早熟禾Poa crymophila、草甸马先蒿Pedicularis roylei、草血竭Polygonum paleaceum凋落叶作为研究对象,分别在不同海拔梯度上(3900m、4000m、4200m),研究了两个季节性雪被期末和生长季期末(2012-10-30~2014-11-04)凋落物分解袋内的土壤动物群落结构和凋落叶质量损失,分析了植被变化和季节对凋落物分解过程中土壤动物的影响,同时分析了环境因子(雪被、冻融频次、温度)与分解过程中土壤动物群落结构和多样性的关系。这对于深入了解高山林线交错带冬季土壤生态学过程及其与生长季节生态过程的相互联系具有十分重要的意义。初步研究结论如下:研究期间,共捕获土壤动物15052只,雪被期末7533只,生长季期末7519只,隶属1门8纲16目82科。弹尾目和蜱螨目很多类群在雪被期和生长季节均存在,如跳虫科、丽甲螨科等,凋落袋中捕获的土壤动物类群密度和个体密度在生长季期末最高,类群数在林线上最丰富。每个海拔均有一些特有物种,如针叶林中的隐颚螨科,高山林线上的微离螨科、高山草甸上的穴螨科等。虽然生长季节水温同步,植物生长繁茂,适合土壤动物的生存,但由于其活动性和迁徙性,凋落袋内采集到的土壤动物个体数反而比雪被期末少14只。而雪被期在恶劣的生存环境下凋落袋内提供了相对稳定的环境,适合生存的类群减少了生存竞争,种群大量繁殖,在凋落袋中获得的个体数反而较多。蜱螨目和弹尾目是高山林线交错带主要的土壤动物类群,不同海拔蜱螨目和弹尾目的分布有较大的差异。在针叶林弹尾目数量最多,高山草甸上以蜱螨目为优势类群。随着凋落物的分解,凋落物袋内土壤动物群落结构也随之变化,弹尾目随着分解有个体数有增长的趋势,类群数减少。不同基质的凋落物分解速率不同,叶片的厚薄、软硬、是否具有革质显著影响凋落叶的分解速率,凋落物混合分解或促进或抑制凋落物的分解,土壤动物对不同凋落物基质的响应也不同,导致土壤动物对分解的影响程度不同,如高山杜鹃凋落叶中土壤动物个体数相对较少。不同季节不同海拔和不同凋落物中的土壤动物群落多样性指数均有一定的差异。相对而言,Shannon指数H、Pielou指数J和Margalef指数D在生长季期末较雪被期期末高,雪被期末针叶林上较林线和草甸高,生长季期末林线上最大,Simpson指数C相反。相关分析和CCA排序表明,季节性雪被、海拔梯度、温度、冻融频次、凋落物组成成分均显著影响高山林线交错带凋落物分解中的土壤动物群落结构,环境因子和土壤动物群落结构均影响凋落物的分解。多元回归分析进一步表明,高山林线交错带凋落物的分解主要受季节性雪被、冻融频次、温度等环境因子的影响,几个环境因子共同解释凋落物质量损失率变异的42.6%,土壤动物因子能够解释凋落物质量损失率变异的5.0%,它们共同解释凋落物质量损失率的44.9%。冻融频次、海拔梯度、季节性雪被、温度等环境因子是高山林线交错带凋落物分解的关键因子,土壤动物对高山林线交错带凋落物分解的影响较环境因子薄弱。综上所述,季节性雪被对高山生态系统物质循环和能量流动具有重要影响,是高山地区重要的环境因子。积雪和融雪通过调控温湿度,不仅影响高山生态系统生物群落的分布,而且作用于植物群落的生长和凋落物的分解。这些结果为深入认识冬季季节性雪被对高山生态系统的影响提供了一定的基础数据。