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经营措施对华北落叶松人工林节肢动物群落结构影响

标题: 经营措施对华北落叶松人工林节肢动物群落结构影响
作者: 闫菁
出版时间: 2013-01-01
所在大学: 河北农业大学
关键词: 节肢动物,华北落叶松人工林,经营措施,群落结构,生物多样性
论文级别: 硕士
学位: 学位论文
导师: 黄选瑞%杨晋宇
专业: 森林经理学
提交时间: 2013
摘要: 华北落叶松人工林是我国华北地区最主要的森林生态系统类型,由于长期营造结构简单、树种单一的纯林以及粗放式的经营管理,导致人工林出现生产力不高、林分蓄积量下降、森林病虫害严重,以及生态系统稳定性差等问题.科学合理的森林经营措施,不仅有利于林分结构的改善,而且在林木的生长过程中,对林内生物多样性具有重要的调控作用.节肢动物作为生态系统的重要组成部分,对其生存环境条件的变化十分敏感,是生境变化的响应指示者.研究华北落叶松人工林不同经营措施对节肢动物群落结构和多样性的影响机制,旨在从森林节肢动物角度探讨经营措施与生物多样性和稳定性之间的关系,为华北落叶松人工林合理经营提供理论依据.本研究以木兰林管局龙头山林场采取多种经营措施(人工促进更新、带状皆伐改造、群团状择伐改造、封禁促进植被恢复、未封禁区)后的华北落叶松人工林为研究地域,以华北落叶松人工林内节肢动物为研究对象,采用高枝套袋剪枝、扫网、手捡和陷进等调查方法,调查不同经营措施林分内节肢动物物种组成和个体数量,分析节肢动物群落在华北落叶松人工林中的分布特点以及群落组成和生物多样性随季节的变化动态;应用SPSS17.0和ForStat统计分析软件"数量生态--生态多样性",研究节肢动物群落结构和生物多样性对森林经营措施的响应;在此基础上,依据节肢动物主要食性,对华北落叶松人工林节肢动物进行功能群划分,分析经营措施对各功能群的影响,以及天敌亚群落在生态系统稳定中的作用,从而揭示节肢动物生物多样性发生发展规律.主要研究结果如下:(1)本研究共获得节肢动物标本27972头,隶属于5纲14目108科309种.其中,半翅目、双翅目和膜翅目为主要优势类群,主要优势种为落叶松大蚜(Cinarapinitabulaeformis Zhang et Zhang)、大青叶蝉(Tettigella viridis (Linné))和叶蜂科幼虫(Tenthredinidae sp.)、吉氏酸臭蚁(Tapinoma geei Wheeler).节肢动物在垂直结构上的分布主要集中在林下层,不仅种类最多(244种),生物多样性也高于另外两个生境.林冠层分布有较多叶蜂科和枯叶蛾科(Dendrolimus sp.)幼虫,种类虽少,但个体数居多,丰富度指数(0.21633)高于地表层(0.07869)和林下层(0.02845).(2)不同经营措施对节肢动物的物种组成和个体数量影响差异显著(P0.05),对节肢动物的Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数均和丰富度指数影响不显著(P0.05).与未封禁相比,群团状择伐改造对节肢动物的优势集中性影响差异显著,物种数(216种)和个体数量(5237头)均最多.7种经营措施对林下层节肢动物的物种组成和个体数量影响较大,封禁促进植被恢复对地表层和林下层的节肢动物多样性指数和均匀度影响差异显著,群团状择伐改造对优势度指数影响显著,但对林冠层节肢动物生物多样性影响不显著(P0.05).(3)华北落叶松人工林节肢动物群落组成在不同月份间变化明显.6、7月份节肢动物丰富度较高,个体数量上6月份明显高于7月份.不同月份间优势类群和优势种存在明显差异,5、6月份主要以膜翅目为优势类群,分别以叶蜂科幼虫(26.03%)和中华红林蚁(Formica sinensis)(14.44%)为主要优势种.7、8、9月份则以半翅目为主要优势类群,8、9月份则以小绿叶蝉(Empoasca flavescens)(18.22%)和落叶松大蚜(17.61%)为主要优势种.(4)不同经营措施林分中,节肢动物群落结构的季节变化趋势与结果(3)基本一致,个体数量均在6月份达到峰值.调查初期(5、6月份)带状皆伐改造区和人工促进更新引进油松区(APR-1)的节肢动物种类较多,后期(7、8、9月份)群团状择伐改造区节肢动物种类较多.不同经营措施林分内节肢动物多样性和优势度随季节变化呈波浪式变化,7月份节肢动物多样性(4.26243)和均匀性(0.97937)均较高,优势集中性最低(0.02525).6月份在封禁促进植被恢复林分中采集到蚂蚁窝,导致生物多样性出现峰值,其它则均在5月份最小.垂直结构节肢动物多样性变化与总多样性变化趋势相近,6月份对其影响最显著.(5)华北落叶松人工内节肢动物4个功能群中,植食性功能群个体数量最多(50.68%),捕食性功能群次之(32.92%).方差分析结果显示,封禁促进植被恢复对捕食性类群影响显著(p﹥0.026),群团状择伐改造对植食性类群影响显著(p﹥0.032);经营措施对天敌亚群落的物种组成及生物多样性影响显著(P0.05),对害虫亚群落影响不显著(p﹥0.05).群落稳定性分析结果显示,在人工促进更新引进油松、云杉(S_n/S_p0.98795、 S_n/S_p0.95000)和封禁促进植被恢复(S_n/S_p0.91860)3种经营措施林分中,食物网络关系比较复杂且相互制约程度较大,而群团择伐改造林分的抗干扰能力最强(d_s/d_m0.08208).