北方蚁（Formica aquilonia）对山地草甸土壤种子库的影响

doi:10.11686/cyxb2020401

摘要/Abstract

摘要：

为明确北方蚁影响下蚁巢及其周围土壤种子库变化特征，以山地草甸中广泛分布的北方蚁为研究对象，探究距蚁巢不同距离、不同深度下土壤种子库的特征，以及土壤环境对种子库物种分布的影响。结果表明：蚁巢中心及周围土壤种子库中共出现28个物种，隶属12科28属，其中禾本科植物居多，蚁巢中心0~10 cm、10~20 cm深度下，土壤中平车前、北疆剪股颖、无芒雀麦、鸭茅、草地早熟禾萌发数量均显著高于其他样点（P<0.05）；土壤种子库物种生活型组成以多年生草本植物为主，蚁巢中心0~10 cm、10~20 cm深度下多年生草本植物数量均显著高于其他样点（P<0.05）；蚁巢中心0~10 cm、10~20 cm深度土壤种子库种子数量和物种数均显著高于蚁巢周围区域（P<0.05）。相同距离下，0~10 cm深度土壤种子库种子数量及物种数均高于10~20 cm深度；蚁巢大小与蚁巢中心土壤种子库种子数量呈极显著正相关（P<0.01）；随着距离的增加，同深度下土壤种子库丰富度指数、多样性指数、优势度指数、均匀度指数大致呈现出“V”字型变化趋势，并在距蚁巢100 cm处物种多样性指数降至最低；RDA分析表明，土壤速效磷是影响该区土壤种子库分布的主要因子。北方蚁能对周围环境中的种子进行收集与搬运，增加了蚁巢内种子的数量，影响了周围环境中土壤种子库的空间分布，在小尺度范围内进行了种子再分配，改变了土壤种子库内的物种分布。

关键词: 北方蚁, 土壤种子库, 物种组成, 土壤理化性质

Abstract:

The aim of this research was to clarify the influence on soil seed banks of the ant species Formica aquilonia， whichis widely distributed in mountain meadows. Our study measured the composition of soil seed banks for 0-10 cm and 10-20 cm soil depths at the site of F. aquilonia nests， and at various distances from the nests. The influence of the soil environment on the species distribution of seed banks was also evaluated. It was found that for any given distance from ant nests， seed number and species number in the soil seed bank at 0-10 cm depth were significantly higher than at 10-20 cm. A total of 28 species belonging to 28 genera and 12 families， with the majority being from the Poaceae， were found in the soil seed bank at the center of ant nests. At depths of 0-10 cm and 10-20 cm at the nest center， the germination numbers of Plantago depressa， Agrostis turkestanica， Bromus inermis， Dactylis glomerata and Poa pratensis in the soil were significantly higher than at other sample points （P<0.05）. Perennial herbs were the plant type found in highest numbers in the soil seed bank. Again， the number of perennial herb seeds was significantly higher （P<0.05） at the nest center than at other sample points at both soil sampling depths. There was a significant positive correlation between nest size and seed number at the nest center （P<0.01）. With increasing distance from the nest center， the Shannon-Wiener diversity index， Marglef richness index， Pielou evenness index and Simpson dominance index values of the soil seed bank all exhibited a V-shaped pattern of change at both soil depths， with the species diversity index being lowest at 100 cm from the ant nest. Redundancy analysis indicated that soil available phosphorus was the main factor affecting the distribution of the soil seed bank in this area. The data show that F. aquilonia collect seeds from the surrounding environment and transport them to their nests， and so increase the seed number found at the nest site. This activity affects the spatial distribution of the soil seed bank in the nest surrounds， and causes spatial heterogeneity of the species distribution in the soil seed bank.

Key words: Formica aquilonia, soil seed bank, species composition, soil physical and chemical properties

车昭碧, 徐鹏飞, 郭亚亚, 曹佳敏, 黄星宇, 杨寒珺, 鲁为华. 北方蚁（Formica aquilonia）对山地草甸土壤种子库的影响[J]. 草业学报, 2021, 30(11): 40-51.

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图/表 8

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采样地点 Sampling position	蚁巢样编号 Nest number	经纬度 Longitude and latitude	海拔 Altitude （m）	蚁巢直径 Nest size （cm）	蚁巢高度 Nest height （cm）
大石湾 Da Shiwan	1	43°51.406' N， 86°1.623' E	1607	60	46
	2	43°51.247' N， 86°1.632' E	1623	55	40
	3	43°51.230' N， 86°1.632' E	1630	40	35
	4	43°51.210' N， 86°1.626' E	1638	30	26
	5	43°51.268' N， 86°1.637' E	1639	45	37

采样地点 Sampling position	蚁巢样编号 Nest number	经纬度 Longitude and latitude	海拔 Altitude （m）	蚁巢直径 Nest size （cm）	蚁巢高度 Nest height （cm）
大石湾 Da Shiwan	1	43°51.406' N， 86°1.623' E	1607	60	46
	2	43°51.247' N， 86°1.632' E	1623	55	40
	3	43°51.230' N， 86°1.632' E	1630	40	35
	4	43°51.210' N， 86°1.626' E	1638	30	26
	5	43°51.268' N， 86°1.637' E	1639	45	37

科名 Family	属名 Genus	种名 Species	萌发幼苗数量Germination seedlings number
科名 Family	属名 Genus	种名 Species	0 cm	50 cm	100 cm	150 cm	200 cm	CK
0~10 cm
车前科Plantaginaceae	车前属 Plantago	平车前Plantago depressa	7.60±2.70a	1.40±3.13b	1.20±1.64b	2.40±3.78b	2.20±3.90b	-
唇形科Labiatae	薄荷属 Mentha	野薄荷M. canadensis	-	0.60±1.34	-	-	-	-
豆科Fabaceae	车轴草属 Trifolium	白车轴草Trifolium repens	-	-	-	0.40±0.89	-	-
	苜蓿属Medicago	黄花苜蓿M. falcata	-	-	0.60±1.34	0.20±0.44	-	0.40±0.55
		天蓝苜蓿Medicago lupulina	-	-	-	-	0.20±0.44	-
禾本科Gramineae	剪股颖属 Agrostis	北疆剪股颖A. turkestanica	22.00±4.42a	7.20±6.46b	5.60±5.60b	5.60±4.83b	2.00±2.12b	3.00±2.45b
	雀麦属 Bromus	无芒雀麦B. inermis	16.00±2.35a	6.80±6.30b	4.80±3.27bc	2.20±2.59c	1.00±1.23c	1.00±1.00c
	梯牧草属 Phleum	假梯牧草P. phleoides	0.60±1.34	-	-	-	-	-
	鸭茅属 Dactylis	鸭茅D. glomerata	6.80±2.17a	1.80±2.17b	0.60±1.34b	0.40±0.55b	0.20±0.45b	0.40±0.55b
	早熟禾属 Poa	草地早熟禾P. pratensis	30.40±8.23a	11.40±6.58b	7.40±4.93b	6.20±5.02b	4.20±4.09b	3.60±1.82b
菊科Compositae	蒿属 Artemisia	细裂叶莲蒿Artemisia gmelinii	-	-	-	-	0.20±0.44	-
	蓟属 Cephalanoplos	刺儿菜Cirsium arvense	1.80±1.92a	0.20±0.45b	0.20±0.45b	0.20±0.45b	-	0.20±0.45b
	蓟属 Cephalanoplos	大蓟Cirsium japonicum	0.20±0.44	-	-	0.20±0.44	0.40±0.89	-
	牛蒡属 Arctium	牛蒡Arctium lappa	-	-	0.20±0.44	-	0.20±0.44	0.20±0.44
	蒲公英属 Taraxacum	蒲公英Taraxacum mongolicum	0.40±0.89	-	-	-	0.80±1.10	-
	蓍草属 Achillea	千叶蓍A. millefolium	-	-	0.20±0.44	-	-	-
蓼科Polygonaceae	蓼属 Polygonum	萹蓄Polygonum aviculare	-	-	-	0.20±0.44	-	0.40±0.89
毛茛科Ranunculaceae	水毛茛属 Batrachium	水毛茛Batrachium bungei	0.20±0.44	-	0.20±0.44	0.80±1.10	0.20±0.44	0.40±0.89
毛茛科Ranunculaceae	唐松草属 Thalictrum	唐松草T. aquilegiifolium	0.20±0.44	0.20±0.44	0.20±0.44	-	1.20±1.79	0.20±0.44
茜草科Rubiaceae	拉拉藤属 Galium	拉拉藤G. aparine	0.20±0.44	0.20±0.44	-	-	-	-
蔷薇科Rosaceae	草莓属 Fragaria	森林草莓Fragaria vesca	3.60±2.61	5.00±8.49	3.20±4.38	4.60±5.94	2.60±2.07	0.60±0.89
蔷薇科Rosaceae	委陵菜属 Potentilla	委陵菜Potentilla chinensis	-	-	-	-	0.20±0.44	-
十字花科 Cruciferae	大蒜芥属 Sisymbrium	大蒜芥Sisymbrium altissimum	0.80±1.10	-	-	-	-	-
十字花科 Cruciferae	涩荠属 Malcolmia	涩荠Malcolmia africana	1.40±3.13	-	-	-	-	-
石竹科Caryophyllaceae	石竹属 Dianthus	长萼石竹Dianthus kuschakewiczii	-	-	-	-	0.60±0.89	-
荨麻科Urticaceae	荨麻属 Urtica	荨麻Urtica fissa	1.20±2.68	0.20±0.45	0.20±0.48	-	0.20±0.48	0.40±0.89
10~20 cm
车前科Plantaginaceae	车前属 Plantago	平车前P. depressa	4.20±4.92a	0.80±1.79b	0.40±0.89b	-	0.40±0.55b	-
唇形科Labiatae	薄荷属 Mentha	野薄荷M. canadensis	-	-	0.20±0.45	-	-	-
豆科Fabaceae	黄芪属 Astragalus	天山黄耆Astragalus lepsensis	-	-	0.20±0.45	-	-	-
豆科Fabaceae	苜蓿属Medicago	黄花苜蓿M. falcata	-	-	0.40±0.89b	0.60±0.89a	0.20±0.45b	0.20±0.45b
禾本科Gramineae	剪股颖属 Agrostis	北疆剪股颖A. turkestanica	23.60±17.17a	1.40±1.52b	0.80±1.30b	0.40±0.89b	1.80±2.68b	0.40±0.89b
	雀麦属 Bromus	无芒雀麦B. inermis	19.40±7.86a	0.40±0.55b	-	-	0.60±0.89b	0.20±0.45b
	鸭茅属 Dactylis	鸭茅D. glomerata	6.40±4.39a	0.20±0.45b	-	-	0.40±0.55b	-
	羊茅属 Festuca	羊茅F. ovina	0.20±0.45	-	-	-	0.2±0.45	-
	早熟禾属 Poa	草地早熟禾P. pratensis	25.20±8.93a	1.60±1.14b	1.00±1.00b	1.20±0.84b	2.20±1.10b	0.60±0.89b
菊科Compositae	蒿属 Artemisia	细裂叶莲蒿A. gmelinii	0.20±0.45	-	-	-	-	-
	蓟属 Cephalanoplos	刺儿菜C. arvense	-	0.20±0.45	-	0.20±0.45	-	0.20±0.45
	蒲公英属 Taraxacum	蒲公英T. mongolicum	0.80±1.10	-	-	-	-	0.20±0.45
毛茛科Ranunculaceae	水毛茛属 Batrachium	水毛茛B. bungei	0.20±0.45b	-	-	0.20±0.45b	0.60±1.34a	1.00±1.23a
毛茛科Ranunculaceae	唐松草属 Thalictrum	唐松草T. aquilegiifolium	0.40±0.59	-	-	-	-	-
茜草科Rubiaceae	拉拉藤属 Galium	拉拉藤G. aparine	0.40±0.89	-	-	-	-	-
蔷薇科Rosaceae	草莓属 Fragaria	森林草莓F. vesca	3.00±2.74a	0.80±1.79b	0.20±0.45b	0.20±0.45b	0.80±1.30b	1.60±0.55a
十字花科Cruciferae	大蒜芥属 Sisymbrium	大蒜芥S. altissimum	-	-	-	-	-	0.20±0.45
石竹科Caryophyllaceae	石竹属 Dianthus	长萼石竹D. kuschakewiczii	-	0.20±0.45	-	-	0.20±0.45	-
荨麻科Urticaceae	荨麻属 Urtica	荨麻U. fissa	0.20±0.45	-	-	-	0.40±0.89	-

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唇形科Labiatae	薄荷属 Mentha	野薄荷M. canadensis	-	0.60±1.34	-	-	-	-
豆科Fabaceae	车轴草属 Trifolium	白车轴草Trifolium repens	-	-	-	0.40±0.89	-	-
	苜蓿属Medicago	黄花苜蓿M. falcata	-	-	0.60±1.34	0.20±0.44	-	0.40±0.55
		天蓝苜蓿Medicago lupulina	-	-	-	-	0.20±0.44	-
禾本科Gramineae	剪股颖属 Agrostis	北疆剪股颖A. turkestanica	22.00±4.42a	7.20±6.46b	5.60±5.60b	5.60±4.83b	2.00±2.12b	3.00±2.45b
	雀麦属 Bromus	无芒雀麦B. inermis	16.00±2.35a	6.80±6.30b	4.80±3.27bc	2.20±2.59c	1.00±1.23c	1.00±1.00c
	梯牧草属 Phleum	假梯牧草P. phleoides	0.60±1.34	-	-	-	-	-
	鸭茅属 Dactylis	鸭茅D. glomerata	6.80±2.17a	1.80±2.17b	0.60±1.34b	0.40±0.55b	0.20±0.45b	0.40±0.55b
	早熟禾属 Poa	草地早熟禾P. pratensis	30.40±8.23a	11.40±6.58b	7.40±4.93b	6.20±5.02b	4.20±4.09b	3.60±1.82b
菊科Compositae	蒿属 Artemisia	细裂叶莲蒿Artemisia gmelinii	-	-	-	-	0.20±0.44	-
	蓟属 Cephalanoplos	刺儿菜Cirsium arvense	1.80±1.92a	0.20±0.45b	0.20±0.45b	0.20±0.45b	-	0.20±0.45b
	蓟属 Cephalanoplos	大蓟Cirsium japonicum	0.20±0.44	-	-	0.20±0.44	0.40±0.89	-
	牛蒡属 Arctium	牛蒡Arctium lappa	-	-	0.20±0.44	-	0.20±0.44	0.20±0.44
	蒲公英属 Taraxacum	蒲公英Taraxacum mongolicum	0.40±0.89	-	-	-	0.80±1.10	-
	蓍草属 Achillea	千叶蓍A. millefolium	-	-	0.20±0.44	-	-	-
蓼科Polygonaceae	蓼属 Polygonum	萹蓄Polygonum aviculare	-	-	-	0.20±0.44	-	0.40±0.89
毛茛科Ranunculaceae	水毛茛属 Batrachium	水毛茛Batrachium bungei	0.20±0.44	-	0.20±0.44	0.80±1.10	0.20±0.44	0.40±0.89
毛茛科Ranunculaceae	唐松草属 Thalictrum	唐松草T. aquilegiifolium	0.20±0.44	0.20±0.44	0.20±0.44	-	1.20±1.79	0.20±0.44
茜草科Rubiaceae	拉拉藤属 Galium	拉拉藤G. aparine	0.20±0.44	0.20±0.44	-	-	-	-
蔷薇科Rosaceae	草莓属 Fragaria	森林草莓Fragaria vesca	3.60±2.61	5.00±8.49	3.20±4.38	4.60±5.94	2.60±2.07	0.60±0.89
蔷薇科Rosaceae	委陵菜属 Potentilla	委陵菜Potentilla chinensis	-	-	-	-	0.20±0.44	-
十字花科 Cruciferae	大蒜芥属 Sisymbrium	大蒜芥Sisymbrium altissimum	0.80±1.10	-	-	-	-	-
十字花科 Cruciferae	涩荠属 Malcolmia	涩荠Malcolmia africana	1.40±3.13	-	-	-	-	-
石竹科Caryophyllaceae	石竹属 Dianthus	长萼石竹Dianthus kuschakewiczii	-	-	-	-	0.60±0.89	-
荨麻科Urticaceae	荨麻属 Urtica	荨麻Urtica fissa	1.20±2.68	0.20±0.45	0.20±0.48	-	0.20±0.48	0.40±0.89
10~20 cm
车前科Plantaginaceae	车前属 Plantago	平车前P. depressa	4.20±4.92a	0.80±1.79b	0.40±0.89b	-	0.40±0.55b	-
唇形科Labiatae	薄荷属 Mentha	野薄荷M. canadensis	-	-	0.20±0.45	-	-	-
豆科Fabaceae	黄芪属 Astragalus	天山黄耆Astragalus lepsensis	-	-	0.20±0.45	-	-	-
豆科Fabaceae	苜蓿属Medicago	黄花苜蓿M. falcata	-	-	0.40±0.89b	0.60±0.89a	0.20±0.45b	0.20±0.45b
禾本科Gramineae	剪股颖属 Agrostis	北疆剪股颖A. turkestanica	23.60±17.17a	1.40±1.52b	0.80±1.30b	0.40±0.89b	1.80±2.68b	0.40±0.89b
	雀麦属 Bromus	无芒雀麦B. inermis	19.40±7.86a	0.40±0.55b	-	-	0.60±0.89b	0.20±0.45b
	鸭茅属 Dactylis	鸭茅D. glomerata	6.40±4.39a	0.20±0.45b	-	-	0.40±0.55b	-
	羊茅属 Festuca	羊茅F. ovina	0.20±0.45	-	-	-	0.2±0.45	-
	早熟禾属 Poa	草地早熟禾P. pratensis	25.20±8.93a	1.60±1.14b	1.00±1.00b	1.20±0.84b	2.20±1.10b	0.60±0.89b
菊科Compositae	蒿属 Artemisia	细裂叶莲蒿A. gmelinii	0.20±0.45	-	-	-	-	-
	蓟属 Cephalanoplos	刺儿菜C. arvense	-	0.20±0.45	-	0.20±0.45	-	0.20±0.45
	蒲公英属 Taraxacum	蒲公英T. mongolicum	0.80±1.10	-	-	-	-	0.20±0.45
毛茛科Ranunculaceae	水毛茛属 Batrachium	水毛茛B. bungei	0.20±0.45b	-	-	0.20±0.45b	0.60±1.34a	1.00±1.23a
毛茛科Ranunculaceae	唐松草属 Thalictrum	唐松草T. aquilegiifolium	0.40±0.59	-	-	-	-	-
茜草科Rubiaceae	拉拉藤属 Galium	拉拉藤G. aparine	0.40±0.89	-	-	-	-	-
蔷薇科Rosaceae	草莓属 Fragaria	森林草莓F. vesca	3.00±2.74a	0.80±1.79b	0.20±0.45b	0.20±0.45b	0.80±1.30b	1.60±0.55a
十字花科Cruciferae	大蒜芥属 Sisymbrium	大蒜芥S. altissimum	-	-	-	-	-	0.20±0.45
石竹科Caryophyllaceae	石竹属 Dianthus	长萼石竹D. kuschakewiczii	-	0.20±0.45	-	-	0.20±0.45	-
荨麻科Urticaceae	荨麻属 Urtica	荨麻U. fissa	0.20±0.45	-	-	-	0.40±0.89	-

距离 Distance （cm）	深度 Depth （cm）	土壤种子库内各生活型萌发数量Germination number of each life type in the soil seed bank
距离 Distance （cm）	深度 Depth （cm）	半灌木Subshrub	多年生草本Perennial herbs	一年生草本Annual herb
0	0~10	-	92.80±15.01a	-
0	10~20	0.20±0.40	84.00±37.49A	-
50	0~10	-	35.00±20.87b	-
50	10~20	-	5.60±3.05B	-
100	0~10	-	24.80±13.66bc	-
100	10~20	-	3.20±2.77B	-
150	0~10	-	23.20±10.33bc	0.20±0.40
150	10~20	-	2.40±0.55B	-
200	0~10	0.20±0.40	16.20±5.45c	-
200	10~20	-	8.00±5.29B	-
CK	0~10	-	10.20±4.87c	0.20±0.40
CK	10~20	-	4.80±2.95B	-