（自然地理学专业论文）吉林省羊草草原土壤鞘翅目昆虫群落特征及其生态分布.pdf

摘要 本文以吉林省长岭县境内羊草草原中五种植物群落生境，即羊草群落、羊草 + 虎尾草群落、虎尾草群落、碱茅群落、碱蓬群落为研究对象。于2 0 0 7 年5 l o 胃，通过野钤采样实测与室连分析，对这五种植物群落中壤鞘翅露昆虫熬群落。 特征及其生态分布进行研究。 在羊草草原五种植物群落生境中共获得土壤鞘翅目昆虫2 9 科，2 8 6 3 只。 其中，幼虫1 7 科，1 5 5 8 只，成虫2 l 科，1 3 0 5 只。优势类群为：象甲科幼虫、 步甲科、隐翅甲科，共占总捕获个体数的7 4 7 1 。 羊草草原中土壤鞘翅目昆虫的水平分布表现为：从类群数来看：羊草十虎尾 草群落 羊草群落 碱蓬群落 碱茅群落、虎尾草群落；就个体数而言：羊草群落 碱蓬群落 碱茅群落 羊草+ 虎尾草群落 虎尾草群落。不同植物群落的个体数及 类群数的动态变化趋势大致相同，大体在8 月份个体数和类群数达到最高值，而 出现最低值的月份不同植物群落差别较大。 五零孛不同植物群落土壤鞘翅冒民虫群落的多样性特征指数表现为：髫7 指数 与指数：羊草+ 虎尾草群落 羊革群落 虎尾草群落 碱蓬群落 碱茅群落，c 指数的变化与，指数相反，不同植物群落的多样化特征指数的动态变化趋势不 同。不同植物群落土壤鞘翅目昆虫群落的相似性在不同月份表现程度不同，其中 羊草虎尾草群落与羊草群落、碱蓬群落与碱茅群落的相似性较高。 土壤鞘翅目昆虫的个体数和类群数在不同植物群落中的垂直分布都璺现出 表聚性特征，但递减的幅度存在差异，个体数的垂直变化幅度大于类群数。就个 体数垂童分布面言，羊草群落、羊革+ 虎尾草群落、碱蓬群落表聚特征表现的较 为明显，丽从类群是的垂直分布来看，羊草群落、羊草+ 虎尾革群落、碱茅群落 具有明显的表聚性。各层次的土壤鞘翅目昆虫的个体数和类群数的动态变化趋势 不同，第一层的个体数及类群数随时间的变化幅度较二、三层的幅度大。 逶过对羊草草原土壤鞘翅晷昆虫群落动态变化与环境因子关系的研究表明， 对于羊革草原中土壤鞘翅目昆虫群落变化的影响最明显的环境因子是土壤环境 因子、其次是气候要素中的温度因子。 关键词：土壤鞘翅目昆虫；羊革草原；群落结构；生态分布；动态变化 a b s 重r a c 熏 1 h es a m p l i n gs i t e sc h o s e nf o rm i ss t u d yi n c l u d e d 蠡v ep l a n tc o n m l u n i t i e so f 纫删凇c 翮口8 瑚括鄹a s s l a n do fj i l i np r 0 v i n c e i l lt l l er e g i o l lo fc h a n g l i n g ，n a m e l y 三纠聊淞c 向i 拾口船括c 0 伽m u i l i 劬觑y 聊燃c 砌2 9 辨s 西+ c 锄幻，- 鼢v 啦敝c o 舢m u 撕吼 国幻r 弧 v 谚g n 勉c o m m u n i 慨 p 材c e f 咒e 胁口 跎胛删肋，娃c o m m u l l i 劬& 缎g 矗窿黝f 鼢拉 c o n h n u n i t v w 色i n v e s t i g a t e dc o n h n u n 矗yc h a r a c t e r i s t i c sa n de c o l o g i c a ld i s t r i b u t i o no f s o i lc o l e o p t e r a ni nd i 虢r e n tp l a n tc o 舢 n u l l i t i e so f 纫溯淞c 矗f 聍p 瑚括铲a s s l 嬲dd 戚蜷 t h ep e r i o do fm a yt oo c t o b e ri n2 0 0 7 at o t a lo f2 8 6 3s o i lc o l o o p t e r a ni n d i v i d u a l sw a sc a 雠u r e da n df e l li n t o2 9f 锄i l i e s i n 矗v ed i 蜀融r e n tp l a n tc o m m u i t i e so f 冶y 聊淞幽m p 瑚括g r 2 l s s l a n d ，w h i c hi n c l u d e d15 5 8 s o i l l e o p t e r a nl a r v a e sa n db e l o n g e dt o1 7f - a 确l i e s ，1 3 0 5s o i lc o l e o p t e r 鼹a d u l t s 蝴d b e l o n g e dt o2 1 i l i e s c u r c u l i o 血d a el a n ，a e ，c a r a b i d a e ，s t a p h y l i n j d a ew e r et h e d o m i 毂a f 哇毋- o t 零sa 藏da e c o t 墩l e df 醅7 4 ，71 o f 饿et o 落c 颦期f e d 。 t h eh o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o no fs o ic o l e o p t e r a n smd i 虢r e n tp l a n tc o m m u l l i t i e so f 奶溯淞幽撩露凇括g 溺s l a n d 照。嫩d 也我鑫st o 搬og r o 坤珏u m b e 巧鬈y 辨凇幽加p 凇珞+ ( 汤z o ，括 v f 耀曰幻c o m m u l l i t y 厶砂惭淞 c 办m p 舢括 c o m m u l l i t y & z 口口砌 s 以弧口 m 搬强i t y 夕淞e 渤8 z z 幺貔理器d 凇e o 礅搬戚t y = c 矗幻尹瑟v l ，零投勉c o m m u 鞋i 毋；a s 勤 t h ei n d i v i d u a ln u m b e r l 口y m 淞口，2 觑p 圳括c o m m u j l i t y l 口口如s 口瓜口c o m m u n i 够 尸淞西2 9 露坛g 嚣耋f 算p 耀c o u n i 妒缈撒瓣e 磊i j 噔g 凇括+ 幽幻尹拯v 魂冷敬e o 舢u n i 锣 ( 劢z d ，括 v f ，：l p f 口c o n u n u n i t y t h e t r e n do fd y n a m i c c h a n g e o fd i f r e r e n t p l a n t l 璐l 珏羹t i e s i l l d i v i d 蕊l鼓疆慧b 豇鼹d o u p觳啪b 默w 弱 藏e a r l y e o 珏s i s e 难。b o 也 i n d i v i d u a ln u m b e ra n dg r o u pn 啪b e ra r r i v a l e da tp e a ki na u g u s t ，b u ta l sf o rt l l e1 e a s t n 啦b 髓囊e yw e 羚纛i 董琵r e 嫩 t h ec o 删：n u i 】j t yd i v e r s i t yo fs o ic o l e o p t e r 觚ss h o w e dt h a t ：a sf o rh 7 i n d e xa n de i 越e x ，互黟磁淞 馥珈g 瓣括 +锄z o r 趣 v 呼缎e o 凇武锣三彩磁瓣 。溉嚏# 嬲瑟 c o n u l l u n i t y c 胁，妇v f 喇f 口c o n 瑚u n i t y 鼬订p 如s “瓜口c o n u l l u n i 锣 p “c c f ，2 p z z f 口 绍雅群，黏凇e o 凇戚专职a 珏d 搬ee h 糖g el f e 鞋do fci 羲莲e xw 鑫s 跫v e f s e 诚囊ji 矬d e x ，t h o t r e n do fd y n 锄i cc h a n g eo fd i 日b r e n tp l a n tc o m m u i l i t i e sw a sd i 矗e r e n t t h e s i r n j l a r i n 鑫e xo fs o ie o l e o p l e 凇c o 嚣l m 醢魏i 够l l 觳。羚g 玉l 董e l 建p l a 蘸le 程强n 毽藏i l i e se 魏鑫珏g e di 建 d i f i 、e r c n tm o n t h s 。a n dt h es i m i l a ri n d e x so f 上曰) ，船凇砌f ，2 p 嬲括+ c 饧肠，i 船v f 曙口砌 e o 或王瓣l 毽i 砖鞠d毛g 戳l 缮 幽魂g 燃扭c o 燃擞越i 霹，& f 据g 妇嬲；妇 e o 翻薹鞋l 瓣i 每 越d 尸“c c f 船p ，砌胞胛“胡o r 口c o m m u l l i 斟w e r em o r e1 1 i g h e r 髓l ei 鑫文v i d 强l 鑫啦b 娃蠲d 卿泖i 纛l 珏鞋b e fo fs o ie o l e o 磷e 潮si 藏d i f 王毫羚珏tp l a 菇t c o 删m u n i t i e so f 纫删淞如f 胛p ，z s 括g r a s s l a n dd e c r e a s e d 州t ht h ei n c r e a s i n go ft h ed e p t h o fs o i ll a v b 瞧运w a s 妻耄h e 铋专i 诧l ys 瓣e 弧oe h 勰g es e o p oo fi 魏d i v i d 强l 粼瞄b e f w a sl a r g e rt h a nt h eg r o u pn u m b e r s a sf o rt h ev e r t i c a ld i s t r i b u t i o no fi n d i v i d u a l 弱1 鞠b 嚣o fs o ie o l e o p l e r 锺s 遗奶硼淞幽跏g 辫露g 蕊；s l 腿d ，甓y 滋鳃确觑p 燃趣 l l c o n 1 1 砌吼t 朋螂如f ，z p ，2 s 括+ 劬肠r 括1 ，打g 口幻c o 衄u i l 时a n d 勋口e 如s 口括口 c o m m u i l i t ) rp u tu po b v i o u sn a t u r eo fs u r f 犯eg a t h e r i n g a st ot l l ev e r t i c 甜d i g t r i b u t i o n o fg r o u pn m b e ro fs o ic o l e o p t e m s ，三哆) ，”z l sc 乃f 玎p ，2 s f sc o i 砌u n i q ，三哆) ，挖扰sc 办f 门p 玎s 括 + c 办，d ，括v f ，暂口砌c o m m 砌t ya n d 尸“c c 加p z ，肠f p ，2 “彬d 阳c o m m u l l i 够印p e a r e do b v i o u s n a _ t u r eo fs u 柏c eg a t h e r i n g 1 1 1 et r e n do fd y n 锄i cc h a l l g eo fd i 舵r e n ts o i l l a y e r s i n d i v i d u a ln u m b e ra n d 伊o u pn u m b e ro fs o ic o l e o p t e r a n sw a sd i f f e r e n t ，t h ec h a n g e s c o p eo f t h ef i r s tl a y e rw a sl a r g e rt h a l lt h eo t h e r s 1 1 1 er e s e a r c ho ft h ec o r r e l a t i o nb e 铆e e nt h ed y l l a m i cc h a n g eo fs o ic o l e o p t e r a l l s c o m m u i l i t y 恤，p y 聊“sc 办f 门e 甩s 括g r a s s l a n da n de n v i r 0 眦e n t a le l e m e n t ss h o w e dt 1 1 a t n l ef 砬t o r si n n u e n c e dt h ec h a n g eo fs o ic o l e o p t e 啪c o i n m u l l i t ) ，o f ：) ，咒z l sc 乃f ，2 p 玎s 括 铲a s s l a n d 、v e r es o i l a 1 1 dc l 证l a t ef a c t o r s ，a n dt h ef o 衄e rw a sm o r ei m p o m m t t 1 1 a 1 1t h e 1 a t t e r k e yw o r d s ： s o i lc o l e o p t e r a i l ； 缈，”螂c 锄f 疗p 埘括伊a s s l a n d ； c o n l 工i l u n i t y s t r u 咖e ；e c o l o g i c a ld i 谢b u t i o n ；d y n 锄i cc h a i l g e l i l 独创性声明 本人郑重声明：所提交戆学蕴论文是本久在导师指导下独立进行研究工豫所敷褥 的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其袍太已经发 表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了 骥确的说暖。本声明的法律结果由本入承担。 学位论文 乍者签名： 盏随舞 圜期：丝! 墨：羔：兰口 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 就筛范大学有权缲餐并蠢溺家有关部门或枫构送交学像论文黪复印件和电子敝，允许 论文被查阅和借阅。本入授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、 汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学位论文全文数据库 ( 中国学术麓酬( 光盘版) 电子杂志社) 、中匿学位论文全文数据库( 中隧科学技 术信息研究所) 等数据摩中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息黢务。 ( 保密的学位论文在熊密羞适用本授权书) 学位论文谗者签名：镟 指导教雾季签名： 西 期：五翌星。釜，零移 豳期： 学饿论文彳乍者毕业爝去向： 工馋单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 1 引言 1 1 土壤动物研究历史 土壤动物是指其生活中有一段时间在土壤中度过，而且对土壤有一定影响的 动物。土壤动物有广义和狭义之分，广义的土壤动物是指经常或暂时栖息在( 包 括大型植物残体在内) 土壤环境中，并且在那里进行某些活动的动物类群；狭义 的土壤动物仅指一生都在土壤中生活的种类，如蚯蚓，蜘蛛、多足类、甲壳类、 软体动物、昆虫及其跳虫、螨类等中的某些类群和线蚓、线虫等小型湿生动物以 及原生动物等中的某些类群乜3 。大多数土壤动物身体微小，通常不引人注意，然 而它们的数量惊人、生物量巨大，是陆地生态系统的组成部分之一，是生态系统 中重要的消费者和物质分解者，其功能的充分发挥是生态系统物质良性循环的关 键环节3 啪 7 l 。 土壤动物的研究已有百余年的历史，其研究内容大体上可以划分为4 个阶段 8 1 ) “蚯蚓时代 ：1 8 4 0 年达尔文发表了关于土壤的形成一文旧1 ，被公认 为土壤动物科学研究的开始，并引发诸多学者对蚯蚓生物学的研究，纷纷发表论 文，主要以研究蚯蚓作用为主，同时还注意到热带的白蚁及土壤原生动物。 2 ) 种类记述时代：进入2 0 世纪以后，b e r l e s e ( 1 9 0 5 ) 发明了烘虫漏斗0 | ， t u l l g r e n ( 1 9 1 7 ) 对其作了改良3 ，大大提高了土壤动物的采集效果，推动了种 类的发现和描述，以及土壤动物区系研究的开展。随着土壤动物种类的增多，增 加了与分类学相关的工作，进入了采集、归类、记载时期。 3 ) 系统研究时期：第二次世界大战期间，交战双方都急需生产大量食品， 学者们把增产的目光集中到了土壤上，发现了土壤无脊椎动物对于土壤有机物的 分解起着极为重要的作用，并开始对不同类群进行了系统的研究，发表了不少专 著，使土壤动物的研究发展成一门独立的分支学科土壤动物学，1 9 5 5 年在 英国召开了首次国际学术讨论会。随后，关于土壤动物的专门期刊土壤动物学 报和土壤生态学与生物学通报相继问世。 4 ) 生物生产力研究时期：2 0 世纪后半叶，当人们认识到土壤生物是巨大的、 潜在的、可以持续利用的自然资源，将对提高生产力起到重要作用时，由国际学 术联合会( i c s u ) 组织了为期1 0 年的国际生物学计划项目( i n t e r n a t i o n a l b i o l o g i c a lp r o g r 锄) ，其中土壤动物学的研究就是一个重要方面，进一步推动 了土壤动物学的发展。进入9 0 年代，生物技术和高新技术迅猛发展推动了土壤动 物学研究。地下微生态系统、土壤动物的解剖学、分类学、生理生化、个体生态 东北师范大学硕士学位论文 学和群体生态学等相关学科研究尽臻完善。近年来随着生物科学技术的飞速发 展，土壤动物在土壤形成和能量转换等机理的研究使土壤动物开始进入了实用性 的阶段。 1 2 草原土壤动物国内外研究现状 l 。2 。l 国内草原土壤动物研究现状 土壤动物是草原生态系统串的重要组成部分，它担负着消费者和分解生物残 体的任务。对土壤的形成、熟化以及在生态系统的能量转化和物质循环中都起着 重要的 乍耀疆懿。我圈土壤动物的磷究起始于2 0 世纪? 0 年代末秘3 。电强3 ，主要侧重 于森林方面，许多学者对热带森林、皿热带森林、温带森林和寒温带森林土壤动 物都进行过较为深入的研究。热带主要集中在西双版纳热带雨林区n 氐 惦3 和海南 热带雨林区n 轨她2 嵋等；亚热带主要在鼎湖山投矗2 3 翻，2 引，温带主要集中在长白山 n 3 。氐1 5 _ 6 1 及小兴安岭地区晗l 施圳，寒温带主要在大兴安岭口0 3 k3 引。但对草原壤动 物的研究越步较晚，研究的深度及广度也不及森林生态系统，目前国内对草地土 壤动物学的研究大致包括以下几个方面。 1 2 1 。差草地主壤动物分布及其与环境的关系 殷秀琴等对松嫩平原南部草原8 种生境中的土壤动物进行了调查研究，发现 草原壤动物的个体数与土壤自然含水量呈正相关，与有机质、含氮量呈正相关， 与全磷含量不相关，与p h 值呈显著负相关：但是对羊草草原土壤动物群落的 研究表明，土壤动物群落的多样性与土壤有机质和全氮含量呈正相关，与p h 呈 负相关，与土壤自然含水量和全磷含量关系不明显器引。钱复生对安徽峰山草场大 型土壤动物进行了调查，通过对5 个样地的分析对比得出：不同生境草场大型土 壤动物的种类、个体数量与土壤有机质含量、微地形和人为因素等密切相关疆。 王海霞等的研究认为地温对大型土壤动物影响最明显，其次是气温和降水m 3 。 1 2 。l 。2 土壤动物群落特 芷、动态和多样性的研究 刘永江等从1 9 8 3 年开始对内蒙古锡林河流域草原生态系统土壤动物开展研 究，从不同侧面反映了草原生态系统土壤动物的群落特征及其对草原生境某些生 态条件变化的响应罄t 溉秘3 。张雪萍疆翻通过对吉林省羊革草原土壤动物生态地理研 究表明，羊草草原地带各生境土壤动物的种类组成、数量状况存在差异，土壤动 物群落多样性指数与各生境的环境条件呈正相关，郎生境条件越优越，多样性指 数越高。郭继勋对东北羊草草原土壤动物特征的研究发现，土壤动物的数量和生 物量的季节变化趋势相似_ 。付关强h 引、郑艳菌h 引、刘静h 帕选取了吉林省羊草草 原中处于不同演替阶段的植物群落为研究对象，对其土壤动物的群落特征及动态 变化进行了较系统的研究，发现各群落间土壤动物的水平分布具有不均匀性，土 壤动物的动态变化与土壤水、热因子的变化趋势基本一致，土壤因子是主要的环 境影响因子。殷秀琴对比研究了松嫩沙地天然草地与人工草地的土壤动物，发现 东北9 币范大学硕士学位论文 二者大型土壤动物优势类群数相同，但类群有差别：天然草地大型土壤动物和中 小型土壤动物的常见类群都多于人工草地，但是稀有类群则相反h5 l 。刘新民对内 蒙古草原主要植被类型荒漠草原、典型草原、草甸草原土壤动物的区系分布、群 落特征进行了研究，结果表明该地区不同草原土壤动物类群水平优势类群基本一 致，只是密度和生物量有所不同h 刮。吴东辉研究了松嫩草原中南部退化羊草草地 生态恢复与重建中大型土壤动物群落生态特征，发现土壤动物群落间个体密度有 一定差异，鞘翅目在各生境中都有较高的个体密度分布，土壤动物群落生物多样 性存在空间差异和明显季节间波动h 7 1 。 1 2 1 3 管理方式对草地土壤动物的影响 殷秀琴等对羊草草地的研究则表明，轻度放牧和适度放牧对土壤动物的生存 有利，随着放牧强度的增加，土壤动物类群数和个体数均呈递减趋势：土壤动物 在土层中的垂直分布，以适度放牧的表聚性最明显，而过度放牧则相反h 引。一般 来说，对土壤动物有影响的管理方式主要有放牧、施肥、翻耕等。其中以放牧对 草地的土壤动物的研究较多，刘新民在定量化实验牧压下研究了内蒙古典型草原 区大型土壤动物对牧压变化的反应，发现放牧强度增加时土壤动物群落演替的趋 势是：多样性、均匀性、种类丰富度降低，优势类群单调，但生物量、密度不明 显随之降低n9 1 。同时他们还对退化草原定量化放牧条件下的土壤动物进行比较研 究，发现随着放牧强度的增加，捕食性种类数、植食性种类数下降，杂食性种类 数有上升趋势唧。 1 2 2 国外草原土壤动物研究现状 国外对草原土壤动物在群落结构、生态分布及功能作用方面的研究丰富且较 为深入。r i c h a r dd b a r d g e t t 等对草原土壤动物的多度、多样性、群落结构及 其影响因素进行了研究，草原中土壤动物的种类十分丰富，就数量及生物量而言， 线虫、小型节肢动物及环节动物三类最为丰富，在温带草原中正蚓科生物量最大。 牲畜放牧、肥料施用及草地系统的管理方式影响土壤动物群落结构及其生态分布 特征川。r i c h a r dd b a r d g e t t 和k i nf c h a n 在研究英国山区草原系统中土壤 动物功能作用时发现，弹尾目类群或其与食菌性线虫共同作用时，会加速n 的矿 化，促进了当地植物肠磁心s 删c 纪的养分吸收及根部n 含量的增加哺引。 b r a d f o r dl 等利用e c o t r o n 构建典型的草原生态系统，通过有效地控制环境变 量来研究土壤动物群落组成对其影响，发现利用集合不同体型大小的土壤动物束 控制其群落组成，使系统中生境、微生物及根部的生物量、分解率、菌根侵入状 况都明显的受到影响。土壤动物对于高效的营养物质循环、有机物质流通和土壤 物理结构及过程起着实质性的作用瞄3 | 。g e o r g eg b r o w n 等在对墨西哥东南部的 不同类型草原大型土壤动物的研究发现，蚯蚓、蚂蚁及白蚁为密度较大类群，蚯 蚓的生物量最大，从自然类型到有干扰类型的生境类型，土壤中大型无脊椎动物 东北师范大学硕士学位论文 鲍多样性及丰富度产生臻显差异泓3 。强i e r r y 疆专。主t 等研究了法国 u p p e r n o r m a n d y 放牧后荒草地植被次生演替过程中的大型土壤动物，发现土壤 动物类群丰富度在荒废最短的时间最短的草地最大。多元分析表明象鼻虫成虫与 草地养分状况密切强融。p 锄e l az o l d a 汹3 在对奥地利东部的半自然草原中放牧类型 样地及未放牧类型样地中线虫群落特征的研究，发现放牧对草原线虫群落特征参 数的影响不赣显，只是线虫群落总的丰富度在采放牧类型的样地中较放牧类型样 地高。 1 3 草原土壤鞘翅目昆虫国内外研究现状 王。3 羔国内草原土壤鞘翅蓉昆虫研究现状 昆虫纲鞘翅目昆虫又称甲虫( b e e t l e ) ，大多以不同形态在生活史中的一个 时期或全部时期生活在土壤中，成为土壤动物的重要组成部分哺引。鞘翅目昆虫( 以 幼虫为主) 是草原地带大型壤动物的优势类群，也是草原地带土壤动物的特征 性类群，其数量可占大型土壤动物捕获量的4 0 以上，其分布广泛，从典型草原 到荒漠化草原均构成了优势类群，在草覆地带，鞘翅譬昆虫食性分纯复杂，在草 原生态系统中具有较高的生态功能汹3 。而目前囡内针对草原土壤鞘翅目昆虫的研 究报道很少，对个别种类的研究主要集中在草原中的蛴螬群落。郭砺等通过对内 蒙古典型草原( 大针茅草原) 土壤动物优势类群鞘翅目( c 0 1 e o p t e r a ) 昆虫的研 究，发现其土壤鞘翅目昆虫的组成以金龟总科、步甲科为主，土壤鞘翅目昆虫密 度具有明显的季节动态，即春季和秋季密度较高，夏季密度较低渤3 。刘新民，袁 庆化分别在内蒙古典型草原及贵州高原草地对草原蛴蟥类群的空间格局一1 6 2 1 及 放牧对其群落结构的影响睇漕电圃进行了硗究，发现草原蛴螬主要静群在其季节性 密度高峰期，空间分布方式表现为不同程度的聚集分布；在放牧条件下，蛴螬群 落物种数、密度和生物量均显示下降趋势，中度和轻度牧压下，物种多样性指数 较高。 1 3 2 国外草原土壤鞘翅唇昆虫研究现状 国外对于草原土壤鞘翅圈昆虫研究主要集中在生态分布，草原管理对群落结 构的影响及其生物指示作雳。c a r o 王矗嚣u l a 轮等研究表明：在放牧强度较大豹 草原上，降低牧压可以对植食类鞘翅目昆虫及其寄生虫的丰富度产生积极影响 蝴】。鲢。g 。鹾o r r i s 等研究了不同收割机制下石灰质草原鞘翅目类群的丰富度及 多样性，发现种类和数量最多是隐翅虫科，分别占总的种类及个体数量的3 9 ， 8 7 ，其次是步甲科、象鼻虫科嵋7 l 。b j a r n ie g u d l e i f s s o n 在对冰岛北部的种 秣草地及放牧草原的鞘翅晷甲虫的研究，发现其优势类群也是隐翅虫科，两种草 地共同的优势种类是：啦印p 幽j “盘胛以c a ，彳拍e 匏酋f 阳册门甜妇，爿芒侧r 妇 4 东北9 币范大学硕士学位论文 鲫a - j s ，不同种类数量达到峰值的时间有差异，夏季动物的个体总数最多3 。 m i c h a e lg e r i s c h 等通过对m i d d l ee l b e 泛滥平原量化的水文参数与步甲科类群 的相关关系的研究，发现有1 2 种步甲科昆虫对于泛滥平原水文环境具有指示作 用旧1 。j o h a n n ar a i n i o 等研究发现步甲科昆虫类群会因环境的扰动而产生相应 的变化，故其被用在草原及北方森林生态系统中作为生境变化的指示生物盯0 | 。 1 4 本研究的目的与意义 土壤鞘翅目昆虫在草原以个体大、生物量高、种类多、食性分化复杂而成为 土壤动物的优势类群。从生态系统的整体性观点出发，鞘翅目昆虫特别是其幼虫 在草原生态系统中，对有机物质的粉碎、降解起着重要作用临圳。而关于草原不同 群落生境中的研究目前还没有报道，本文选取吉林省长岭县境内羊草草原中羊草 群落、羊草+ 虎尾草群落、虎尾草群落、碱茅群落和碱蓬群落这五种不同盐碱生 境，来研究其土壤鞘翅目昆虫的群落特征及生态分布格局，以其为进一步研究其 在草原生态系统物质和能量流动中作用提供基础支持，有助于我们从生态系统层 次了解草原生态系统功能过程中这一重要环节，并为草原生态系统的利用、保护 提供科学依据。 本文为国家环保总局项目：“全国土壤污染现状土壤生物生态研究”的 一部分。 东北师范大学硕士学位论文 2 研究区自然概况 2 1 地理位置及地质概况 研究区位于松嫩草原南部吉林省长岭县西北部的腰井子种马场内的东北师 范大学松嫩草地生态研究站的实验草地( 图1 ) ，地理位置为1 2 3 。67 1 2 4 0 4 5 ，e ， 4 3 0 5 9 4 4 。4 2 n ，地处欧亚大陆草原的最东端，地势平坦开阔，海拔在1 4 0 1 6 0 m 之间，是湿润森林向干旱草原的过渡类型，相对于毗邻的内蒙古草原干旱的典型 草原气候条件较为优越，草地植被生产力水平较高，是我国八大牧区之一。 该地区是由中生代开始到现在长期下陷的地区，是三面环山的低“盆地”， 周围的高地降水充沛，可溶盐类随降水汇集到平原区。因平原内地势低平，起伏 不大，地表线状河流不发育，漫散于平原内，长期停滞不能外流，使得平原区内 积聚了大量盐类，从而产生土壤盐渍化现象，而该区沉积母质组成黏重，因此常 在地表处形成不透水层，该区的蒸发量大于降水量，土体中上升水流使得下层盐 分向表层积聚，加重了土壤盐渍化 。 图1 研究区位置 f i g 1t h ed i s t r i b u t i o no fr e s e a r c hr e g i o n 6 东北师范大学硕士学位论文 2 2 气候概况 该区属温带半湿润大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季温暖多雨，秋季短 而早霜，冬季漫长，寒冷而少雪。年均温4 9 ，年温差大，7 月平均气温2 3 ， 1 月平均气温一2 0 。1 0 积温为2 5 4 5 9 一3 3 7 4 9 ，无霜期1 4 2 天口刳。松嫩 草原区年降水量为3 5 0 一4 5 0 m m ，年蒸发量一般是降水量的3 倍，冬季寒冷干燥， 降雪量不足2 0 m m 。由于积雪浅，时间短，因而造成春季干旱，夏季降水量大约 占全年的7 0 以上，雨热同季，有利于牧草和作物的生长h 驯。 2 3 植被概况 吉林省西部的松嫩草地，由于气候、地形、土壤和水文等的复杂相互作用， 导致这里形成了独特的温带草甸草原类型。羊草( 唧姗c 砌馏珊西) 群落分布最 广，面积最大，在碱湖周围的盐碱地及极度退化的碱斑地上分布着大片的盐生植 物群落，如碱蓬群落、碱茅群落、碱蒿群落、小獐毛群落等口引。 由于研究区气候干燥，蒸发量大，春季干旱，夏季降水集中，加上土壤渗透 性差，导致内涝时有发生，水灾和旱灾造成草原生产力年际波动较大，甚至引起 大面积植物群落的演替。研究区的主要植被是羊草草甸，破坏后的草地植被具有 典型的恢复演替序列h 3 7 5 76 | ：首先恢复演替的初级阶段为碱蓬群落，碱蓬群落种 类极为简单，仅有卜2 种伴生种植物，并常以成片的单一种群的形式出现，其主 要分布在碱湖周围或退化草地的碱斑特殊生境中，是草地土壤严重碱化的标志之 一，耐碱性较强，但只在夏季雨水充足的情况下才能很好的发育。随着演替的不 断推进，碱蓬群落逐渐被碱茅、虎尾草群落所代替，植物的种类有所增加，群落 结构与碱蓬群落相比发生了较为明显的变化。随着演替过程中植物群落的生境条 件的进一步改善，群落中有羊草出现，且数量逐渐增多，演替过渡到羊草+ 虎尾 草群落，在一些地段羊草与虎尾草成为构建群种；在进一步恢复的过程中虎尾草 逐渐减少羊草增多，至演替的顶级阶段为羊草群落，以羊草为优势种的群落结构 与其它群落相比最为复杂，群落结构更加趋于稳定合理，种类组成较复杂。 2 4 土壤概况 土壤类型主要有淡黑钙土、轻盐化草甸土、碱化草甸土、潜育化草甸土和苏 打盐土等。地带性土壤淡黑钙土，主要分布在岗地和高平地，有机质含量较高， 目前大部分垦为农田，部分作为牧场，草甸土面积不大，主要分布在河流两岸低 洼处和丘间低地，一般称为涝洼地，地表排水较差，地下水在1 m 左右以下口。 东北师范大学硕士学位论文 3 。1 样地选取 根据植被演替的不同阶段，本文选取碱蓬群落、碱茅群落、虎尾草群落、虎 尾草+ 羊革群落、羊草群落，于2 0 0 7 年5 l o 月，每月上旬在各演替阶段中典 型的代表类型进行取样，研究和探讨植被不同演替阶段土壤鞘翅露昆虫的群落组 成、结构及多样性动态变化，以其为草地植被的恢复，草地生物多样性的保护及 草原生态系统的可持续发展提供科学依据。样地均设在东北师范大学松嫩草地生 态研究站的实验草地内。 3 2 样品采集 采用样方法取样，每样地设4 个5 0 锄5 0 c m 样方，然后囱上而下分3 层， 即o 一1 0 c m 、l o 一2 0 c m 、2 0 一3 0 c m ，就地手捡法采集大型土壤动物。大型土壤 动物采用野外手捡法就地获得，并用镊子夹取放入装有浓度为7 5 酒精的小瓶中 封存。每个样地另设4 个1 0 c m 1 0 c m 小样方，与大型土壤动物取样方法相同， 分3 层采集土壤并装入塑料袋中，带圜实验室分离中小型土壤动物，6 个月5 生 境样地共取样7 2 0 份。 收获每次采集大型土壤动物样方地上植物，带罄实验室测定植物地上生物 量；同时翻上而下分3 层采集每个样方土样装入铝盒，以测定土壤自然含水率， 同时收集l 圾土样，测定有机质及土壤p h 值。从东北师范大学松嫩草地生态研 究站获取气温、降水及蒸发壁的观察数据。 3 3 室内分离鉴定和样品分析 中小型土壤动物的样品采用室内于漏斗( 弧l l g r e n ) 法分离，焉2 5 w 自炽灯 连续照射2 4 小时。利用连续变倍体视显微镜鉴定获取的土壤鞘翅目昆虫，进行 种类和个体数统计，动物鉴定到“科”，主要参考中匿土壤动物检索图鉴口7 | 、 昆虫学m 3 、昆虫的分类n 9 1 、昆虫野外工作方法m 岫等书籍进行分类定名。 采用幼虫和成虫分开的方式统计土壤鞘翅目昆虫数量。 采用烘干法测定土壤自然含水率；电位测定法( p h s 3 b 精密p h 计) 测定 土壤p h 值；重铬酸钾法测定土壤有机质含量；野外采集的植物，采用烘干法( 温 度为7 0 8 0 ) ，直至衡重，获取植物地上生物量于重。 3 。4 数据统计与处理 将野外采集获得的样方动物数据、环境因子数据进行整理和统计分析。土壤 动物数量统计数据采用e x c e l2 0 0 3 软件处理；群落多样性指数的计算采用 8 东北师范大学硕士学位论文 b i o d i v e r s i t y p r o f e s s i o n a l 软件；采用s p s s l 3 软件进行s p e 锄a 1 1 相关分析；灰色 关联分析采用d p s 7 5 5 软件进行运算 土壤动物生态学特征定量分析主要采用s h a n n o n w i e n e r 多样性指数( 7 ) ； 丰富度采用m a r g a l e f 丰富度指数( d ) ，均匀度采用p i e l o u 均匀度指数( p ) ；优势 度采用s i m p s o n 优势度指数( c ) ；相似性采用j a c c a r d 群落相似指数( g ) 叫 8 2 8 3 1 。 主要计算公式如下： s h a l l i l o n w i e n e r 多样性指数( 日7 ) ： 日7 = 一尸勘( a ) j - l 式中：s 一所有类群数，尸卢m ，表明第f 个种的多度比例， f 一第f 个种的个体数目；一群落中所有种的个体总数。 p i e l o u 均匀度指数( ，) ： j = h t l 砖 式中：日7 一s h 锄o n w i e n e r 多样性指数；s 一类群数。 s i m p s o n 优势度指数( c ) ： c = ( b ) 2 ，- l 式中：尸f - i 小，m 一第f 个种的个体数目；一群落中所有种的个体总数。 s 一类群数 m a r g a 】e f 丰富度指数( ) ： e = ( s 一1 ) 三，王 式中：s 一类群数；一全部种的个体数。 j a c c a r d 群落相似指数( g ) ： g = c ( 口+ 6 一c ) 式中，口一j a c c a r d 群落相似性指数，口、6 一a 、b 样地的类群数， c a 、b 样地共有的类群数。 9 东北师范大学硕士学位论文 4 结果与分析 4 1 羊草草原土壤鞘翅虽昆虫群落组成及数量 通过2 0 0 7 年5 1 0 月每月上旬，对吉林省长岭县境内的羊革草原中羊草群 落、羊草+ 虎尾草群落、虎尾革群落、碱茅群落及碱蓬群落这五种生境中的土壤 鞘翅目昆虫群落进行调查研究，共获得土壤鞘翅晷昆虫2 9 科，2 8 6 3 只( 表1 ) 。 其中，幼虫1 7 科，1 5 5 8 只，个体数占总捕获量的5 4 4 2 ；成虫2 1 科，1 3 0 5 只， 占总捕获量的4 5 。5 8 。优势类群为：象甲科幼虫、步紫科、隐翅甲科，共占总 捕获个体数的7 4 7 1 ，其中象甲科幼虫占绝对优势，共11 3 7 只，占总捕获个体 数量的3 9 。7 1 ，与郭砺等对内蒙古典型草原土壤动物优势类群鞘翅目昆虫研究 的结果：大针茅草原中土壤鞘翅目昆虫的优势类群为金龟总科、步甲科强引，有一 定的差异，主要可能由于大针茅草原与羊草草原地带生境条件有所不同，而土壤 动物的生存与环境条件又密切相关。常见类群6 类：步甲科幼虫、金龟甲科幼虫、 拟步甲科、象甲科、花萤科、叩甲科幼虫，个体数占总捕获量的1 6 5 2 。稀有 类群2 9 类，占总捕获个体数酌8 。? ? 筠。 1 0 输越 丰 丰 辜牛 十+辜 车 十十+十+ +十+ 茧若委= 雹翌露荨甏篙2 一一甘n 蠹一一 特螂主 埝键 牛牛 斗 鞋蕊赛 簌蕊至 掩螂主 籁渐昌= 酶链 o - + + 譬n hn + oo 卜中甘 on 甘 十 牛牛 + 丰车牛+ + oo hh h “ 千+ h + + 士 hnh 卜 h 伽 oo “粕 + + + + n 。o on 卜o o n 弋沓 之 十 o + 塞 + 黧 一 o n o h o 卜 + 十+ o 州州 卜 l 十 吲 o 可0哟n “ + + + 一卜 卜_ 【 + + 十 。o n 卜一 + + + 卜o 岢 + + + 渤n 一 + + + 甘。粕 叫可h + + + 甘n 寸 n o h 0o o h so oo 卜o卜o 0 寸h 0 h n s o 0o 00h o 0卜s 卜寸o o zo 0n 啪o8 甘o 【 h & n i n 冰 帮巅 + - 【0 h + + o 6 譬- 0 鎏$ s卜卜毒瓣“卜沁甘卜一 n o 蠢吲 州 n no n o n 娜籁 【o oh 0 o 卜卜 n 一 + + o 峨 0 + + + o n 吩叫 撵 + + 十 + + + + + 十+ + + + + + 燃 n 0n n o鼢 n o 州州 啦甘0卜o n心叫。o 寸【 o z _ 【_ 【0 o o 【 + 十+ + + 时o 0 甘6铺。n on 0 卜o 。n漆w 卜。辞。寸g卜o o 文n $ 掣帑西 l n 靠 n o = 卜n 0 n o 叫i h 一 + o o 卜 + + o i 十 婚 婚 n n 十+ n 一n 啦一 n + + o o _ 【 + + h o 一 + o 甘o 婶 + 州 州 卜 + + h 吣。一 + + o o 一 + + + o _ 【 ： 基如 装蒌磷謇 犍罄帐髻 口c砖一篷缸 牧棼擗跫篷 艇萎-尊跫毽+社妻 鼍h霜譬、心。兽吣萎遑kod=一ti：i_li蠹oq=111日一(1_嚣ok心里，一q仨c一椎蠢ko_qouou 漫蜜莲寐牧熬譬蕊鞭棼群斗祷罄器颦匿悟毒菸隧擗料-妻 餮蠢褂- 妻 i i o 砩j o 一蒜 一。耐i瞄_【 一()一c一一hll盆瞄_泰：婿lj殿受“心mv鼬姑一盥u霸泰竹懈融抵 一为“h一对屯oh h t1u-ju廿qffn一谣p聪。_e口一!-时j：杆融i=零。善=c2ll鑫菩搽器 。弗h h钿t1co皆脚融fill蠢m + ； +十+十 + + + + 山 +工十 h_渤 十 牛丰 + 黧2 一一 辜 十 + 十+十+ wh 吲h 辜车 + 鐾瞵 喜2怒抟h=蠹槲露躜ll|l藜撼七绺糕 辩鬻穴+”攀w 0水h軎糕辗躜之搿糕撼牛疟一糕敏糖袄+，蕊抟鬣蜮攥爨蹈一搽肇七慈糕察s必 o 。oo 。oo o卜0嘛m n on 碍o甘- 0。n 0“寸一o m 州 够 州h 一 n 州 一 卜n 酬 酬 甘 h s_ 【6 o 甘岭o 。 吲一 o o 6氅6 n 一卜皤 。叫 咯婚 h 1 0 h o 卜i o 卜0啦0 n 0 n s卜o n 0n 2 婚寸 + 十 n 。o游。oo on o 。o n 6n o 心。卜 辩婚。 卜n 嚣畸 懿 o 0 o i i n 守婚卜 卜叫吣 n 卜。 燕装粼 赫瑶肇牛 一心|i