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1、林地地表节肢动物多样性的影响研究区域封丘县位于河南省东北部,黄河北岸,是黄河下游农业区的典型地区之一图。地处,之间,该区属暖温带大陆性季风气候,年平均气温在之间,年平均降水量,土壤类型以潮土为主。地貌为黄河冲积平原,形态复杂,沙岗、平原、洼地兼有。是全国个商品粮生产县之一。近年来,随着土地利用强度的加剧,景观类型发生了很大的变化。该区的农田是最主要的景观类型,总面积达,约占全县总面积的;居民点广泛散落在区域内,大小不一,约占总面积的;林地多呈斑块状分布在农田中和居民点周边,以人工种植的杨树林为主,间有极少量的混交林和次生林,总面积约。数据来源与研究方法数据采集与处理研究数据为年万和年万封丘县土
2、地利用现状数据。数据的处理和分析主要采用等软件,景观指数的计算借助于等软件。根据研究区实际情况,在野外调查的基础上,将研究区分为:农业用地、林地、道路、城镇用地、农村居民点、工矿用地、河流、湿地、坑塘、滩涂、沟渠和裸地,共种景观类型。在研究区选择一个典型样带,在该样带中选取了片林地样地图,每片取样林地选取个典型样点,相邻样点之间至少间隔。研究选取的片林地中,最大的林地面积为,最小的林地面积为,标准差为。地表节肢动物的调查采用陷阱捕获法。陷阱的详细布设为:将塑料杯口径,底径,深,容积埋入土壤中,杯口与地表齐平,在杯中放置浓度乙二醇和滴洗涤剂。取样时间为年月日至日,在野外布设后收回,立即将各陷阱中
3、捕获到的物种按对应样点编号放入含酒精的带盖离心管中保存,并尽快在实验室进行鉴定分类,物种的详细分类主要参照(中国土壤动物检索图鉴)、(昆虫分类)等分类系统。在对地表节肢动物取样的同时,采集土壤分析样品。在每个样地内,根据蛇形采样法随机布设个左右的采样点,每个样点采集左右的表层土壤样品厚,然后将其充分混合,按“四分法舍弃多余土样,保留左右的分析样品。取回的土壤样品先带回实验室进行风干,挑出植物残体和砖瓦块,用研钵磨碎,全部通过孔径的土壤筛后备用。同时在每个样地对植被进行群落调查。数据分析方法多模型推理方法研究采用多个假定的模型来代表生物的状态和进程,基于赤池信息量准则的多模型推理方法,对模型中每
4、一个相关数据的强度进行评价。方法允许用户比拟和排列多个竞争模型,定义最接近真实生态经过的模型,同时能够对所选模型进行定量分析。需要先定义一个多重假定竞争模型,假定竞争模型选取下面五个景观特性:生境特征、基质特性、生境变化、基质变化和土壤环境条件,每个景观特性均通过相对应的解释变量来代表一个特定的竞争模型表。解释变量本文采用五个竞争模型相关的个解释变量来分析与地表节肢动物的关系表。根据地表节肢动物的生活习性,以每片林地采样点为中心,分别设置、和四个不同半径的缓冲区,从中提取出所需的景观指数。其中,欧式近期邻近距离变异系数,表征林地斑块之间平均近期相邻距离的变量系数,较大的变量系数指示林地斑块呈不
5、规律和不均匀的分布。辛普森多样性指数,是用来表征景观多样性的指数,它的取值范围在之间,越接近表明研究区的景观多样性越高。用年和年间景观指数的变化来计算生境变化和基质特性变化中的解释变量。其中,变化测定从到年间斑块分布的变化,这可能影响基质的特性。它代表了在景观水平上包括所有土地覆盖类型指数的不同。若为负值指示后期景观中的斑块土地覆盖类型是低异质的或者不平衡的分布。路距是取样点和当地主干道之间的距离,距离的远近一定程度上代表了人类干扰的强弱。从取样点周围获得的土壤主要因子包括:全氮含量、有机质含量、值和活性碳,含量。用样点附近植物的香农多样性指数,和覆盖度来代表植物的多样性。响应变量选取地表节肢
6、动物群落物种丰富度和香农多样性指数作为响应变量。统计分析本文对每个竞争模型中所有的解释变量分别进行了标准化,并用多元线性对解释变量之间进行相关性检验,每列变量的相关性检验结果都小于。通过广义线性模型来分析解释变量和响应变量之间的关系。物种丰富度采用误差分布和一个对数连接函数来对解释变量和响应变量的关系进行估算。对于香农多样性指数选用误差分布和恒等连接函数来对解释变量和响应变量的关系进行估算。然后基于已定义的模型集合表,在每个空间尺度、和用线性指示变量没有考虑转换或者互相作用来完成模型拟合。由于样本量较少,故使用修正后的,即来比拟和排列模型。以上操作是在统计软件中进行的。结果与分析林地中地表节肢
7、动物多样性分布格局通过调查,研究区地表节肢动物共包括个目、个科,个体数量为头图。膜翅目、鞘翅目、端足目、蜘蛛目、圆马陆目、等足目、双翅目和半翅目的个体数量较多,分别占捕获的地表节肢动物总体个数的、和,为研究区的优势和常见类群。同翅目、蚰蜒目、蜚蠊目、直翅目、蜱螨目、弹尾目、石蜈蚣目、地蜈蚣目和蜈蚣目的个体数量均小于总体个数的,为该地区的稀有类群。图中图显示了研究区林地景观中的优势和常见类群的多度,图显示了研究区林地景观中的稀有类群多度小于总数的类群的多度。物种丰富度和香农多样性指数呈显著的正相关,。年到年间景观格局的变化生境和基质特性从年到年发生了很大的变化图。样点周围林地面积大幅度增加。研究
8、表明,近年间该区值的增加,代表了采样点附近的斑块异质性程度提高。在尺度上,年的值大部分都为,由于在年采样点周围的范围内主要是大面积的农田景观,而年的值则普遍在之间,讲明研究区斑块的异质性显著提高。在范围内值呈现显著增加,原因是样点附近的景观在人类干扰下,大面积的农田转化为林地或者其他景观类型,其中林地面积大幅度增加。连接度,变化在尺度上的平均值在左右,讲明在该尺度斑块之间的连接度发生了很大的变化。而且随着尺度的增加,变化的平均值逐步减少。讲明在较小的尺度范围内连接度遭到的波动较大,随着尺度范围的增加,在较大的尺度范围内连接度遭到的波动则较小。景观背景变化对林地地表节肢动物的影响最优模型中景观背
9、景对香农多样性指数和物种丰富度的影响香农多样性指数和物种丰富度对景观背景的响应基本一致。生境特性是最能解释香农多样性和物种丰富度的,但是生境特性变化的影响也很明显。土壤环境条件和基质特性和对地表节肢动物的解释量很小。模型选择的结果显示,在的空间尺度上,生境特性模型是解释香农多样性指数的最优模型表和表中加粗显示的模型即为在每个空间尺度上的最优模型,表。在该尺度上,能够解释物种丰富度的最优模型同样是生境特性模型,表。景观背景对物种丰富度和香农多样性影响的尺度效应物种丰富度和香农多样性对景观背景的响应均具有强烈的尺度依靠性。值显示了在的空间尺度生境特性对香农多样性指数和物种丰富度的影响均是最显著的表
10、。在该尺度基质变化的影响也是很明显的。但是随着尺度的增加,在,、,和,的尺度范围内均是生境变化对物种丰富度的影响最明显。同样的,随着尺度的增加,在,、,和,的尺度范围内也均是生境变化对香农多样性的影响最明显。景观背景对物种丰富度和香农多样性指数的影响具有很强的尺度依靠性,在的尺度范围内地表节肢动物的物种丰富度和香农多样性指数受景观背景的影响最大,在较大的尺度、和物种丰富度和香农多样性指数受生境变化的影响最明显。结论与讨论研究表明,在尺度范围,生境特性对林地地表节肢动物的物种丰富度和香农多样性指数的影响最大,主要原因是生境特性包括林地面积和值,研究区林地面积的大面积增加和较大的值显示了该区斑块异
11、质性的增加。生境异质性假讲以为大的岛屿或斑块拥有更多的生境斑块因此包容更多的物种,十分是生境特化种,斑块面积的大小是生境异质性高低的一个表征指标。林地生境的增加和景观多样性的提高对林地中地表节肢动物的影响最大。基质变化对地表节肢动物多样性的影响只在的尺度上比拟明显,在其他尺度上则是相对薄弱的。景观背景对于林地中地表节肢动物的多样性有重要的影响,同时也讲明了从时间动态角度出发可能更好的理解景观背景和林地中地表节肢动物之间的互相作用。与传统的零假设测定相比,运用模型来评价生物多样性和景观背景的互相关系比拟新颖,该方法在动物多样性方面研究较少,分析时需要认真对待。景观背景对香农多样性和物种丰富度的影
12、响存在着明显的尺度效应。香农多样性和物种丰富度均在的尺度范围内对生境特性的响应最明显。但随着尺度的增加,生境变化的重要性明显增加,且在、和的范围均是生境变化对香农多样性和物种丰富度的影响最明显。这讲明在不同尺度景观背景对地表节肢动物多样性的影响是不同的。在不同的尺度上,林地地表节肢动物对不同的景观特性响应不同。在较小尺度上,林地中地表节肢动物的物种丰富度和香农多样性对生境特性响应最明显,讲明在小尺度上,地表节肢动物对其栖息地特征非常敏感;但是在较大尺度、和上,地表节肢动物对生境变化响应最大,讲明在较大尺度上,地表节肢动物对其栖息地的变化响应愈加敏感。地表节肢动物的物种丰富度和香农多样性对景观背
13、景的响应基本一致,均是生境特性在的特征尺度对其有最明显的响应。植物多样性的相关研究显示,地形环境条件在的尺度对植物物种丰富度响应最大,随着尺度的增加,生境变化的重要性也随之加强。但是基质变化在所有尺度对植物香农多样性的影响都很明显,在的范围内影响到达最高。相比之下,之所以植物的物种丰富度和香农多样性对景观背景的响应不同,而本研究中地表节肢动物的物种丰富度和香农多样性对景观背景的响应基本一致,是由于地表节肢动物的物种丰富度和香农多样性呈显著的正相关。另外,对植物多样性研究的结果显示基质变化在所有尺度对植物的香农多样性的影响都很明显,在的范围内到达最大,但是本研究中生境的特性在的尺度范围对林地地表
14、节肢动物的香农多样性影响最大。这可能是由于对于植物来讲,主要是依靠风力或者动物进行种子的传播,其传播范围较大,相比之下,地表节肢动物具有捕食、栖息和繁衍的生活需要,故其活动范围相对较小,主要在其栖息地附近活动,同时其本身的迁移能力也较弱,故在一个较小的尺度上研究相对适宜。而且在该尺度上生境的特性对其影响最大。同时,由于本研究选取的特征尺度只局限于以内,在这个范围内发现生境特性对林地地表节肢动物的影响最大,没有发现景观指数对其的明显影响,在今后的研究中能否可考虑在更大的尺度上进行分析,来进一步的分析景观指数对地表节肢动物的影响。在研究区域景观背景对地表节肢动物多样性的解释量到达。建议今后的研究中能够进行其他竞争模型的设想,能够更好的解释景观背景对地表节肢动物多样性的影响。