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不同放牧強度下內蒙古典型草原地表節肢動物群落特征

2025-10-02 00:00:00郭芳張衛青關海波萬志強袁亞楠TSEDEVDORJSer-od張麗
草地學報 2025年9期

中圖分類號:S812 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0435(2025)09-2950-12

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2025.09.020

引用格式:,.不同放牧強度下內蒙古典型草原地表節肢動物群落特征[J].草地學報,2025,33(9): 2950—2961 GUO Fang,ZHANG Wei-qing,GUAN Hai-bo,et al. Characteristics of Ground-dweling Arthropods Communities inTypical GrasslandsofInnerMongoliaunderDiferent Grazing Intensities[J].ActaAgrestiaSinca,2O25,(9):295 -2961

Characteristics of Ground-dwelling Arthropods Communities in Typical Grasslands of Inner Mongolia under Different Grazing Intensities

GUO Fang1, ZHANG Wei-qing1.2*,GUAN Hai-bo2,WAN Zhi-qiang1, YUAN Ya-nan1, TSEDEVDORJSer-od4,ZHANGLi1

(1.SchlofoapciecolalUiesitytrogolaina;Kebato EducationonCateCangeadegioalesposeintheongolanateauernglaalUiversityot,gola 010022,Chia;ooloesourceadEviroentalEooics,eronoliaUiversityofanceandEoomicsotr MongoliaOoina;4eparmtogahcultyatheaticdaturaliecsgoaatedagicalUsit Ulaanbaatar,CapitalofMongolia14l91,Mongolia)

Abstract: To investigate the impacts of grazing on ground-dwelling arthropod communities in typical grasslands,147 pitfalltraps were deployed acrossdiffrent grazing management sites in Abaga Banner,Xilin Gol League,Inner Mongolia. A total of 12 059 arthropod individuals were captured,which belonged to 2 classes, 12 orders,and 83 families.The dominant groups were Formicidae,Carabidae,and Acridoidea.The number ofarthropod species in the pasture of no grazing (O sheep unit hm-2?a-1) ,light grazing (O.34 sheep unit·hm-2?a-1) , moderate grazing(O.69 sheep unit·hm-2?a-1) and heavy grazing(1.53 sheep unit·hm-2?a-1, )were 50,66,60 and 6l families,respectively. The results indicated that grazing helped increase the number of arthropod species,abundance,and richness,but decrease evenness.Predatory arthropods exhibited higher diversity in lightly grazed grasslands and greater activitydensity in heavily grazed grassands,while herbivorous arthropods had the lowest diversity and activity density in no grazing grasslands. Correlation analysis revealed that arthropods in no grazing grasslands were more strongly associated with soil physicochemical properties. In conclusion,arthropods respond diferently to varying grazing intensities and can serve as bioindicators for grassland grazing management.

Keywords:Grazing intensity;Ground-dweling arthropod diversity;Community characteristic;Functional group;Soil environmental factors

全球草原面積約為5000萬 km2 ,占陸地總面積的 40% 。草原作為野生動物棲息繁衍的重要場所,對畜牧業發展以及全球約8億人生活生計有著重要影響[1]。內蒙古草原作為歐亞大草原的重要組成部分,是我國北方的重要生態屏障[2-4],同時也是我國畜牧業生產的主要基地之一[5]。近年來,受全球氣候變化和不合理放牧管理的雙重影響,內蒙古草原的退化問題日益嚴重,對草原生態環境和畜牧業生產造成了負面效應[6。如植物覆蓋度降低、生物多樣性下降、土壤結構惡化等,導致土壤動物的棲息地減少,食物來源匱乏,從而影響其生存和繁殖。此外,土壤動物的減少會進一步影響土壤的健康和生態功能,如養分循環和土壤水分保持,形成惡性循環。

地表節肢動物是草原土壤動物群落的關鍵成員之一,同時也是草原生態系統的重要組成部分,對于維持生態系統功能和提供生態系統服務至關重要。節肢動物的活動可以改善土壤結構,如增加土壤的通氣性和透水性,有助于植物根系的生長和土壤水分的保持。地表節肢動物具有種類豐富、數量眾多、繁殖迅速、世代周期短以及對環境變化敏感等特征,因此可作為環境變化的指示生物[。然而,目前關于地表節肢動物的研究主要集中在農田、森林和礦區等生境中,通常通過類群數、個體數、多樣性特征、功能群及其與環境因子的關系等指標來反映其對生境變化的響應[8-10]。在農田生態系統中,耕作、施肥、農藥使用等農業活動對地表節肢動物群落有顯著影響。研究表明,農田生態系統中地表節肢動物的種類通常較為單一,種群密度受管理措施、作物類型以及農田土地利用方式的影響[11-12]。森林生態系統中由于食物資源和棲息地更為豐富,因此地表節肢動物的種類更加復雜。森林中地表節肢動物的研究主要集中在生物多樣性、群落結構以及森林管理措施對這些動物群落的影響等方面[13-14]。礦區研究通常關注植被恢復和污染防治過程中節肢動物的恢復狀況。如馮怡琳等[15]的研究顯示,煤礦修復對地表節肢動物的影響存在明顯的區域差異,人工建設引起的植被和土壤變化對地表節肢動物的多樣性造成了顯著影響;草原地表節肢動物的研究較為復雜,涉及多樣化的生態因子,如草原類型、氣候變化、放牧強度等。目前在高寒地區關于地表節肢動物的研究相對較多。放牧活動和氣候變化對這些區域的地表節肢動物群落有著潛在的影響,但目前的研究多集中于個別物種或群落的適應性和生態特征。例如,劉繼亮等1的研究表明,與放牧相比,祁連山高寒草原區的禁牧措施顯著提高了大型土壤節肢動物的密度、類群豐富度和多樣性指數,同時增強了蜈蚣、蜘蛛和甲蟲的活動密度,而螞蟻和跳蟲的活動密度則顯著降低;王永珍等[17]的研究結果顯示,長期圍封的疏勒河源區高寒草甸地表節肢動物的多樣性對不同退化程度的高寒草甸的響應模式各異,適度放牧有助于提升其多樣性;武崎等18的研究指出,高寒草地的不同土壤動物類群對放牧強度的響應存在差異,重牧與輕牧、中牧處理下地表節肢動物群落的差異顯著,重度放牧的草地中地表節肢動物密度最高,且類群數隨著放牧強度的增加而增加。現階段已有不少研究揭示了內蒙古典型草原上地表節肢動物的生態功能和群落特征。例如,程建偉等[9]的研究表明,內蒙古典型草原的節肢動物對氮素添加的響應受到食物來源的影響,并且這種響應通常在植物群落之后出現,不同功能群對氮素添加的響應也存在差異;Wang等19通過對內蒙古錫林郭勒盟典型草原為期6年的實驗發現,與長期放牧和封閉管理相比,1年1次的刈割能夠在較長時間內維持草地較高的物種多樣性和功能多樣性;Kang等[20]的研究則指出,放牧活動改變了內蒙古高原東部羊草草原和大針茅草原上蚱蜢的群落結構,且不同物種對放牧壓力的響應也不盡相同。由于地表節肢動物的分布和多樣性不僅受放牧強度的影響,還受到土壤、植物等環境因子、局地氣候以及小環境因素的共同作用。因此,放牧強度對內蒙古典型草原地表節肢動物群落的具體影響仍不明確。本研究旨在探索內蒙古典型草原在禁牧、輕度放牧、中度放牧和重度放牧下的地表節肢動物群落組成、多樣性和功能群的變化,以及地表節肢動物群落多樣性特征與環境因子間的關系,以期通過對小區域的研究,為草原生態系統的放牧管理提供區域性案例和科學理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于內蒙古自治區錫林郭勒盟阿巴嘎旗那仁寶拉格蘇木 (44°35~44°57N,113°55~ 114°15E ),地處蒙古高原低山丘陵區,地勢由東北向西南傾斜,平均海拔 1127m 。氣候類型為中溫帶半干旱大陸性氣候,春秋季多風、夏季溫暖短促、冬季寒冷漫長。1月平均氣溫為 -21.2°C,7 月平均氣溫為21. 7°C 。降水集中在夏季,年平均降水量為223.56mm ,年蒸發量為 1896.3mm 。土壤以栗鈣土為主[21]。優勢植物為克氏針茅(Stipa krylouii)、羊草(Leymuschinensis)和糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)等。歷史上,這片草原一直以游牧、半游牧活動為主。然而,自1983年實施“草畜雙承包責任制”政策以來,草場所有權先下放至嘎查,并于1991年和1996年進一步下放至浩特和牧戶。這導致牧戶牲畜數量激增,草原承載力面臨巨大挑戰,出現了普遍的超載過牧現象。其中,1990一1999年是草原退化最為嚴重的時期[22],日益嚴重的草原退化不僅影響當地牧民的生計,還威脅到更大區域的生態安全。為了應對這一危機,國家自2000年起采取了一系列草原保護和恢復措施,如“退牧還林、退牧還草”“禁牧、休牧”“圍封轉移”和“以草定畜”等。這些措施在一定程度上促進了草原植被狀況的改善,但要使已退化的草原恢復到原始狀態仍面臨諸多挑戰。

1. 2 試驗設計與樣品采集

在2022年7月下旬,對不同放牧強度下的草場進行了系統的取樣。自2003年以來,研究區內各草場的牲畜數量和種類構成保持相對穩定。根據每個草場的載畜量,草場被劃分為輕度放牧(Lightgrazing,LG)、中度放牧(Moderategrazing,MG)和重度放牧(Heavygrazing,HG)三類,對應的載畜量分別為0.34,0.69和1.53羊單位 ?hm-2?a-1[23] 。為了對比不同管理模式對地表節肢動物群落的影響,本研究選擇了自2001年起實施禁牧管理(Nograzing,NG)的草場作為對照組,禁牧草場的總面積為310hm2 。為確保取樣的一致性和可比性,在每個放牧強度的草場中選擇了地勢相對平坦、海拔差異小且遠離道路的區域布設陷阱。每個草場設立了3個子樣地,各子樣地之間的距離至少為 50m 。放牧草場的每個子樣地內設置15個陷阱,禁牧草場的每個子樣地內設置4個陷阱,陷阱之間的距離為10m 。在每個子樣地周圍使用體積為 100cm3 的環刀采集3份土樣,用于測定土壤容重(環刀法)和含水量(烘干法);同時,在每個子樣地周圍用土鉆采集6鉆 0~10cm 的散土并兩兩混合成3份,用于測定土壤有機質(重鉻酸鉀氧化-外加熱法)速效磷(204 (0.5mol?L-1 的 ΔNaHCO3 法)和速效氮(堿解擴散法)表1)。

表1不同放牧強度下土壤理化性質

Table1Soil physicochemical properties under different grazing intensities

陷阱的布設使用了PVC管和塑料杯,將其置于挖好的土坑中,使得杯口與地面齊平。每個杯子內倒人 2/3 容量的 75% 酒精溶液,以便于收集地表節肢動物。為了預防節肢動物逃逸和避免牛羊踩踏,在每個杯子上加蓋了硬質鐵絲篩網罩,并用小卡子固定。為了防止酒精揮發對實驗結果產生影響,在樣品收集期間對陷阱中的酒精進行補充。第8天收集陷阱中捕獲的地表節肢動物,并轉移到裝有 75% 酒精溶液的小塑料瓶保存。所有采集的樣品帶回實驗室,依據《中國土壤動物檢索圖鑒》24《幼蟲分類學》[25]和《昆蟲分類學》[26-27]等書籍,在體式顯微鏡下完成鑒定工作。

1.3 數據處理與統計分析

將同一子樣地內,重復設置的陷阱中收集到的地表節肢動物進行合并統計,計算4個不同放牧強度草場地表節肢動物物種數和物種多度。將這些物種劃分為優勢類群(物種多度 gt;10% )常見類群(物種多度在 1%~10% 之間)和稀有類群(物種多度 lt;1%) 。為了量化不同放牧強度對節肢動物群落多樣性的影響,采用PAST4.04軟件計算多個生態學指標,包括物種多度、物種數、Shannon-Wiener多樣性指數 (H) Pielou均勻度指數 (J) 、Margalef豐富度指數 (D) 和Simpson優勢度指數 (C) ,計算公式分別為:

J=H/lnS

D=(S-1)/lnN

C=Σ(Pi2

式中, S 為樣點內物種數, Pi 為每個樣點中第 i 個物種多度占該樣點地表節肢動物總多度的比例, .N 為群落總多度。通過計算,來評估不同放牧強度對草原地表節肢動物群落多樣性和均勻度的影響,以及物種豐富度和優勢度的變化,以了解放牧活動如何影響草原生態系統中地表節肢動物的多樣性和群落結構。

利用SPSS2O.0軟件進行單因素方差分析(One-wayANOVA),以比較不同放牧強度下地表節肢動物多個生態學指標的差異,在進行單因素方差分析之前,需對數據進行正態性檢驗,對于不服從正態分布的數據,則需要進行正態轉換。對于差異顯著的變量,進一步采用LSD(最小顯著差異)法進行兩兩比較,以確定不同放牧強度之間的差異是否顯著。在Origin2021中完成相關圖形的繪制,包括各物種數、多度和多樣性指數的柱狀圖以及各多樣性指數之間的相關性熱圖,以直觀展示它們之間的差異性及相關關系。在R語言中調用iNEXT(iNter-polation/EXTrapolation)軟件包制作稀疏外推曲線,來比較不同放牧強度對地表節肢動物不同功能群物種多度與物種數的影響。利用Canoco5.0對地表節肢動物的多樣性特征和土壤環境因子進行冗余分析(RDA)。在SPSS中完成不同放牧強度下地表節肢動物多樣性特征與環境因子的相關分析。

2 結果與分析

2.1地表節肢動物群落構成

在本次調查中,從樣地中共采集地表節肢動物12059頭(表2),屬2綱12目83科。從綱的層面分析,昆蟲綱(Insecta)占據了絕對優勢地位,涵蓋9目70科;具體到目層面,鞘翅目(Coleoptera)同翅目(Homoptera)膜翅目(Hymenoptera)蜘蛛目(Araneae)和鱗翅目(Lepidoptera)構成群落的優勢類群,它們分別占總科數的 24.1% , 13.25% , 13.25% , 13.25% 和12.05% ,而其他7個目為常見類群。在科層面的構成上,蟻科(Formicidae)、步甲科(Carabidae)和蝗總科(Acridoidea)為3個優勢類群,分別占總數的 24.07% 18. 62% 和 10.34% ;常見類群為擬步甲科(Tenebri-onidae)葬甲科(Silphidae)閻甲科(Histeridae)、葉蟬科(Cicadellidae)葉蟬科若蟲(Cicadellidaelarvae)、泥蜂科(Sphecidae)、長足虻科(Dolichopodidae)狼蛛科(Lycosidae)、盜蛛科(Pisauridae)、光盔蛛科(Liocrani-dae)、平腹蛛科(Gnaphosidae)和長奇盲蛛科(Phalangodidae)12科,共占到總數量的 32.63% 。其余68科為稀有類群,它們在群落中的出現頻率較低。

2.2不同放牧強度下地表節肢動物群落特征

在不同放牧強度的草場中,通過陷阱法采集到的地表節肢動物在數量和種類上呈現出顯著差異(表2)。在禁牧草場,共采集到2649頭地表節肢動物,涵蓋50個科。其中步甲科和蟻科作為優勢類群,占總數量的 36.01% ;常見類群為擬步甲科、葬甲科、葉蟬科、蝗總科、盜蛛科等16科,合計占總數的 53.49% ;而其他32科為稀有類群。在輕牧草場,采集到3545頭地表節肢動物,分屬66科。步甲科、擬步甲科和蟻科為該草場的優勢類群,共占總數量的56. 05% ;常見類群為葬甲科、蝗總科、葉蟬科、狼蛛科、盜蛛科等9科,共占總數量的 33.20% ;其余55科為稀有類群。在中牧草場,共采集到2284頭地表節肢動物,分屬60科。步甲科、蝗總科和蟻科作為優勢類群,共占總數量的54.12% ;常見類群為擬步甲科、葬甲科、葉蟬科若蟲、狼蛛科、盜蛛科等13科,共占總數量的31. 48% ;其余44科為稀有類群。在重牧草場,共采集到3581頭地表節肢動物,分屬61科。步甲科、蝗總科和蟻科作為優勢類群,共占總數量的 59.93% 。常見類群為擬步甲科、葬甲科、葉蟬科等14科,共占總數量的27.56% ;其余44科為稀有類群。

物種多樣性比較顯示,輕度放牧草場的地表節肢動物物種數(66科)最高,其次是重度放牧(61科)中度放牧(60科)和禁牧草場(50科)(表2)。如圖1(a)示,輕度、中度和重度放牧草場的地表節肢動物物種數顯著高于禁牧草場( ?Plt;0.05) ,而輕度、中度和重度放牧草場之間的物種數差異不顯著。就物種多度而言,重度放牧草場(3581頭)的地表節肢動物多度最高,其次是輕度放牧(3545頭)、禁牧(2649頭)和中度放牧草場(2284頭)(表2)。如圖1(b)所示,重度放牧草場的地表節肢動物多度顯著高于禁牧和中度放牧草場 (Plt;0.05) 0

表2不同放牧強度下地表節肢動物相對多度

Table2Relative abundance of surface arthropods under different grazing intensities

續表2

2.3不同放牧強度下地表節肢動物多樣性特征

對比不同放牧強度下地表節肢動物的多樣性可知(圖2),禁牧草場的Pielou均勻度指數顯著高于輕牧、中牧和重牧草場 (Plt;0.05) ,其中輕牧草場的Pielou均勻度指數最低,且顯著低于中牧草場 (Plt;0.05) 。

Margalef豐富度指數的比較結果顯示,禁牧草場顯著低于其他各放牧草場 (Plt;0.05) ,而輕牧、中牧和重牧草場間的Margalef豐富度指數沒有顯著差異。此外,不同放牧強度下地表節肢動物的Shannon-Wiener多樣性指數和Simpson優勢度指數均未表現出顯著性差異。

圖1不同放牧強度下地表節肢動物多度和物種數

圖2不同放牧強度下地表節肢動物多樣性特征

Fig.2Diversity index of ground-dweling soil arthropods under different grazing intensities

2.4不同放牧強度下地表節肢動物功能群特征

為了深入理解不同放牧強度對地表節肢動物不同功能群分布的影響,采用稀疏外推曲線對多樣性數據進行標準化處理。由圖3所示,在4種不同放牧處理中,捕食性和植食性節肢動物都是該區域的主要功能群,其他食性的節肢動物則相對較少。在不同放牧強度草場中,捕食性節肢動物通常表現出較高的活動密度,但多樣性相對較低;相比之下,盡管植食性節肢動物的活動密度相對較小,但它們顯示出較高的多樣性和豐富的物種組成,特別是在中度和重度放牧的草場中,這種差異表現得尤為明顯。

圖3不同放牧強度下地表節肢動物各功能群稀疏外推曲線

進一步分析(圖4)揭示了同一功能群地表節肢動物在不同放牧強度草場中的分布差異。捕食性地表節肢動物在輕牧草場的多樣性指數要高于禁牧、中度放牧和重度放牧草場,但其活動密度則在重牧草場更大。植食性地表節肢動物在禁牧草場的多樣性和活動密度均低于輕牧、中牧和重牧草場。其他食性地表節肢動物的多樣性表現為中牧草場 gt; 重牧草場 gt; 輕牧草場 gt; 禁牧草場,而活動密度則表現為輕牧草場 gt; 重牧草場 gt; 禁牧草場 gt; 中牧草場。

2.5地表節肢動物多樣性特征與環境因子的相關分析

利用RDA分析地表節肢動物群落多樣性指標與環境因素之間的關系。從圖5可以看出,軸1和軸2分別解釋了地表節肢動物和環境因子之間關系的 56% 和 0.08% 。所有環境因子對地表節肢動物的解釋度為土壤含水量 (33.6%)gt; 土壤有機碳(10.7%)gt; 土壤速效磷 (7.1%) 土壤容重(4.9%)gt; 土壤速效氮 (lt;0.1%) ,其中土壤含水量對地表節肢動物群落多樣性的影響最大! (Plt; 0.05)。由表3可知,在禁牧草場中,地表節肢動物物種數與土壤含水量呈顯著負相關 (Plt;0.05) ;Margalef豐富度指數與有機碳呈顯著正相關( Plt; 0.05);Simpson優勢度指數與容重呈極顯著負相關(Plt;0.01) ,與速效磷呈顯著負相關( ?Plt;0.05) 。在輕牧草場中,地表節肢動物物種多度與容重呈顯著正相關( ?Plt;0.05) 。在中牧和重牧草場中地表節肢動物群落多樣性與容重,含水量,有機碳,速效磷和速效氮間無顯著相關性(表3)。

圖4不同放牧強度下同一功能群地表節肢動物物種數及多度

Fig.4Numberofspeciesandabundanceofground-dwelingarthropods within thesame functional groupunderdiferentgrazing intensities

圖5地表節肢動物群落多樣性與環境因子的RDA排序圖

3討論

3.1放牧強度對地表節肢動物群落組成的影響

放牧是內蒙古典型草原的重要利用方式,地表節肢動物在草原生態系統中扮演著關鍵角色,能夠指示生態系統的變化。本研究表明,在不同放牧強度下,典型草原地表節肢動物群落組成存在顯著差異。禁牧、輕牧、中牧和重牧草場中,步甲科和蟻科是共有的優勢類群,表明這兩類節肢動物數量多且分布廣泛,具有較強的環境適應能力,不受放牧強度的影響。劉潔等28在黑土區的研究表明,淡鞘婪步甲具有廣泛的適應性;辛未冬等29的研究則指出蟻科在不同生境中的普遍性,這些結果與本研究的發現相一致。此外,輕牧草場中特有的優勢類群為擬步甲科,而中牧和重牧草場特有的優勢類群為蝗總科。這表明在本研究中,擬步甲科和蝗總科受放牧強度的影響較顯著。常見類群的類群數則隨放牧強度的增加呈先下降后上升的趨勢,在禁牧草場中常見類群的類群數最高。地表節肢動物的物種多度和物種數總體表現為禁牧草場顯著低于其他各放牧草場 (Plt;0.05) ,表明不同放牧強度對地表節肢動物群落組成具有顯著影響[30-31]。然而,這一結果與劉繼亮等16在祁連山高寒草原大型和中型土壤節肢動物多樣性的研究結果,以及王永珍等[17]在疏勒河源區長期圍封的高寒草甸的研究結果存在差異,這受到了草原類型、采樣時間以及圍封年限等因素影響。已有研究證實,放牧對植物群落結構有顯著影響[32,由于植被是地表節肢動物重要棲息地和食物來源,植被群落結構的變化會對地表節肢動物群落結構產生重要影響[33]。另外,本研究發現禁牧草場地表節肢動物多度和類群數均低于其他放牧強度的草場,這是由于在放牧草場中畜糞為地表節肢動物提供了更多的食物來源,從而促進了其多度和類群數的增加[34-35]。

3.2放牧強度對地表節肢動物多樣性特征的影響

不同放牧強度對地表節肢動物多樣性特征產生了顯著影響。劉繼亮等16在祁連山高寒草原的研究表明,禁牧提高了高寒草原大型土壤節肢動物的多樣性。而劉志濤等[36]在甘南高寒草甸的研究中發現,地表大型節肢動物的多樣性指數和均勻度指數呈相似的變化趨勢,且兩者具有顯著的相關性。然而,這與本研究結果不一致。本研究結果表明,禁牧草場中地表節肢動物的Pielou均勻度指數顯著高于其他3種放牧強度的草場,輕牧草場的Pielou均勻度指數最低,且顯著低于中牧草場 (Plt; 0.05)。均勻度指數越高,表明物種分布較為均勻。通過調查發現,禁牧草場由于沒有人為干擾,植物種群生長較為自然,植被覆蓋度較高且較為均勻。這為地表節肢動物提供了豐富的食物資源和多樣的棲息場所,減輕了種間的競爭,從而使得地表節肢動物分布更為均勻。在本研究中,禁牧草場的Margalef豐富度顯著低于其他3種放牧強度草場 (Plt; 0.05),但不同放牧強度之間的差異不顯著。這與Wang等[37]在青藏高原東部的研究結果一致,說明適度放牧可以增加地表節肢動物的數量和豐富度。在長期禁牧的情況下,禁牧草場缺乏牲畜的活動,可能導致土壤逐漸壓實,這會減少土壤的透水性和通氣性,影響地表節肢動物對土壤的利用。不同放牧強度下的草場可能通過草食性動物的啃食、踩踏等活動影響地表節肢動物的棲息和食物資源。然而,這些變化在不同放牧強度之間的影響可能不顯著。此外,王永珍等在關于長期圍封對疏勒河源區高寒草甸地表節肢動物多樣性的影響研究中發現,禁牧對地表節肢動物群落的影響因生境條件而異。禁牧有助于提高草甸和草原化草甸地表節肢動物的豐富度,但對沼澤化草甸地表節肢動物的物種豐富度有降低作用[1],這表明禁牧的效果在不同生境下可能存在顯著差異。

表3不同放牧強度下地表節肢動物與環境因素的相關關系

Table3Therelationshipbetweenground-dwelingarthropodsandenvironmental fctors underdiferent grazingintensities

3.3放牧強度對地表節肢動物功能群的影響

本研究表明,在不同放牧強度下典型草原地表節肢動物均以捕食性和植食性類群為主,這與劉志濤等[36]在甘南高寒草甸研究中對地表大型節肢動物功能群的發現一致。類似地,Steinwandter等[38]關于歐洲阿爾卑斯山高寒草地大型土壤動物群落結構和功能特征的研究表明,放牧對土壤動物營養關系的影響較小。本研究中其他食性的地表節肢動物相對較少,可能是由于本實驗使用陷阱法收集地表節肢動物,這種方法主要用來捕獲甲蟲、蜘蛛、蝗蟲等節肢動物[39-41],其他食性的節肢動物相對來說難以被這種方法捕獲[42]。此外,輕牧草場的捕食性地表節肢動物多樣性顯著高于其他放牧強度草場,這表明適度干擾有助于增加捕食性地表節肢動物的多樣性,這與“中度干擾理論”相符43,捕食性節肢動物多樣性的增加有助于控制害蟲的發生[44]。

因此,在制定放牧政策時,需結合草原的載畜能力,進行合理的放牧管理。在重牧草場,捕食性地表節肢動物的活動密度高于其他草場,這可能與重牧草場過大的載畜量及其所引起的干擾有關。同時,這種現象也可能與植食性及其他食性地表節肢動物在輕牧、中牧和重牧草場中的多樣性和活動密度增加有關,這使得捕食性節肢動物獲得了更多的食物資源,從而促使其活動密度在重牧草場中增加。邊振興等[45]在昌圖縣關于不同農田邊界類型下耕地內地表節肢動物功能群的研究也表明,捕食性和植食性節肢動物之間有很強的共生性。

3.4環境因子對地表節肢動物多樣性特征的影響

本研究表明,地表節肢動物多樣性特征與環境因子存在一定的相關性。總體余分析結果顯示,土壤含水量對內蒙古阿巴嘎旗典型草原地表節肢動物的多樣性特征影響最大 (Plt;0.05) ,其余環境因子對地表節肢動物多樣性特征的解釋程度相對較小。節肢動物多樣性特征與環境因子相關分析表明,在禁牧草場中,地表節肢動物物種數與土壤含水量呈顯著負相關( ?Plt;0.05) ;節肢動物Margalef豐富度指數與有機碳呈顯著正相關 (Plt;0.05) ;Simpson優勢度指數與土壤容重呈極顯著負相關( Plt; 0.05),與土壤速效磷呈顯著負相關( ?Plt;0.05) 。在輕牧草場中,地表節肢動物物種多度與土壤容重呈顯著正相關 ?Plt;0.05) 。在中牧和重牧草場中,環境因子與地表節肢動物多樣性特征間無顯著相關性,并且不同放牧強度下環境因素對地表節肢動物多樣性特征的影響無明顯規律。這一結果說明,不同的放牧強度會造成土壤因子的差異,進而使地表節肢動物在不同的生境中所受到的環境因子影響不同。相關研究表明,諸如土壤含水量等因子,受到局地微環境以及局地小氣候的影響[46]。此外,地表節肢動物的多樣性分布特征不僅與土壤環境因子相關,人為干擾以及植被等因素均會對其造成影響[47]。本研究僅在單一采樣時間點收集了與環境因素相關的數據,長期序列數據有助于更深人地揭示土壤動物群落多樣性與環境因子之間的動態關系[48]。

4結論

本研究發現,適度放牧有利于內蒙古典型草原地表節肢動物物種數和物種多度增長,長期禁牧則有負面影響。與禁牧相比,放牧降低了地表節肢動物的Pielou均勻度指數,提高了Margalef豐富度指數。在不同放牧管理草場中,均以捕食性和植食性地表節肢動物為主。捕食性地表節肢動物在輕牧草場多樣性較高,在重牧草場活動密度較高。植食性地表節肢動物在禁牧草場多樣性和活動密度最低。地表節肢動物多樣性特征與土壤因子的相關性也隨放牧強度的變化存在差異。然而,地表節肢動物的分布還受到降水、氣溫、植物種類、動物糞便等多種因素的影響。因此,放牧強度對地表節肢動物分布格局的影響仍需在不同類型的草原、不同季節變化及不同放牧牲畜等的情況下進行更長期、更深入的研究。

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(責任編輯劉婷婷)

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