牧鸡干扰下草地蝗虫群落多样性与空间异质性的研究

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干扰可以通过改变资源与环境状况来影响生物群落的结构与动态从而造成或影响群落多样性与空间异质性格局,通过生物群落多样性和空间格局可以反映干扰等外界影响因子对生物群落的影响,揭示群落的生态适应对策。草地蝗虫作为草原生态环境变化的一项重要生物指示体,由于其特殊的生物学特性、复杂的群落结构、独特的环境敏感性和快速的群落重建性,从而能够对外界环境变化做出迅速地响应。外界干扰下草地蝗虫的生态适应对策,决定其能否忍耐或适应干扰生境而维持生存并进行种群更新,这种对有限资源的竞争和适应形成了蝗虫群落独特的多样性与空间格局。认识蝗虫群落的多样性与空间分布格局是了解蝗虫种群发生发育动态特性的重要理论基础,能够揭示蝗虫发生的环境学机理。本研究利用地统计学等方法,于2012年6月26日至7月26日在东祁连山地进行牧鸡灭蝗试验,定量分析了牧鸡干扰下蝗虫群落的多样性特征及空间异质性变化规律,研究不同强度的牧鸡干扰对蝗虫群落多样性和空间异质性的影响,为今后进一步研究蝗虫与环境之间的关系以及有效治理蝗虫提供基础资料和科学依据。通过本论文研究得出以下结论:(1)无牧样地与轻牧样地间的植被群落具有极相似性,而与重牧样地间的相似性较弱。植被群落的地上生物量、平均高度、平均盖度和丰富度均随放牧强度的增加而降低。(2)无牧、轻牧样地星毛萎陵菜(Potentilla acaulis)、嵩草(Cyperaceae)、西北针茅(Stipa Krylovii)、赖草(Leymus secalinus)、阴山扁蓄豆(Melissitus ruthenicus)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)的分布较为广泛,频度均大于10%,中牧、重牧样地内冷蒿(Artemisia frigida)和碱韭(Allium polyrhizum)的频度增加,而阴山扁蓄豆(Melissitus ruthenicus)的频度明显减小。随着牧压的增加,西北针茅(Stipa.Krylovi)等禾本科植物的高度、地上生物量和盖度呈减小趋势,狼毒(Stellerachamaejasme)和碱韭(Allium polyrhizum)呈增加趋势,而冷蒿(Artemisia frigida)的变化趋势为“U”型。(3)无牧样地与轻牧样地间的蝗虫群落具有极相似性,而与重牧样地间的相似性较弱。随牧压的增加,蝗虫群落的物种丰富度、密度、多样性和均匀度呈减小趋势,而优势度呈增加趋势。(4)无牧、轻牧样地的优势种蝗虫为宽翅曲背蝗(Pararcyptera micropterameridionalis)、青海痂蝗(Bryodema miramae)、小翅雏蝗(Chorthippus fallax)和亚洲小车蝗(Oedaleus decorus asiaticus),中牧样地内狭翅雏蝗(Chorthippus dubius)的优势地位增加,重牧样地内素色异爪蝗(Euchorthippus unicolor)的优势地位增加,而青海痂蝗(Bryodema miramae)、狭翅雏蝗(Chorthippus dubius)的优势地位降低。(5)无牧与放牧样地内蝗虫群落均呈聚集型分布。蝗虫群落的块金常数随牧压的增加而增大,重牧样地蝗虫群落存在明显的块金效益。蝗虫群落的基台值随牧压的增加而增大,表明蝗虫群落的空间异质性随牧压的增加而增大。蝗虫群落随机部分的空间异质性的比例介于23%-70%之间,随牧压增加比例逐渐减小,蝗虫群落由中等空间相关性逐渐向强空间相关性转变;蝗虫群落半方差函数的变程是重牧<中牧<轻牧<无牧,变程介于32.35-89.52m之间,即随牧压增加蝗虫群落的空间自相关尺度逐渐减小。(6)亚洲小车蝗密度随牧压增加呈“U”型变化趋势,在中牧样地达到最小,仅为23头/100网。亚洲小车蝗空间分布类型为聚集型,种群的块金常数随牧压的增加而增大,其中在重牧样地种群存在明显的块金效益;不同牧压强度干扰下亚洲小车蝗的基台值是无牧<轻牧<中牧<重牧,表明种群的空间异质性随牧压的增加而增大;种群由随机部分引起的空间异质性所占系统总变异的比例随牧压的增加而减小,表明随牧压的增加蝗虫群落的空间自相关性增强;不同牧压强度下种群的自相关范围随牧压的增加而减小,介于21.86-98.34m之间。牧鸡干扰下,无论是麻鸡对蝗虫的直接影响还是通过改变植被结构来间接影响蝗虫,最终都是共同作用于蝗虫群落,改变蝗虫的群落组成与空间分布,使牧鸡干扰对蝗虫群落所施加的影响超越同地段其他环境因子的影响,成为稳定影响蝗虫空间异质性的结构性因素。
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