干旱与半干旱区红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构特征

doi:10.11686/cyxb2021105

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (5): 156-168.DOI: 10.11686/cyxb2021105

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干旱与半干旱区红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构特征

蒋嘉瑜¹^,²(), 连学¹, 唐希明³, 刘任涛¹^,²(), 张安宁¹^,²

^1.宁夏大学生态环境学院，宁夏银川 750021
^2.西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室，宁夏银川 750021
^3.中卫市自然资源局，宁夏中卫 755000

收稿日期:2021-03-23 修回日期:2021-05-26 出版日期:2022-05-20 发布日期:2022-03-30
通讯作者: 刘任涛
作者简介:Corresponding author. E-mail： nxuliu2012@126.com
蒋嘉瑜（1997-），女，甘肃甘谷人，在读硕士。E-mail： jjy15202695024@163.com
基金资助:
宁夏自然科学基金(2021AAC03047);国家自然科学基金项目(41867005);宁夏重点研发计划项目(2021BEG03007)

The arthropod community structure in Reaumuria soongorica litter at the early stage of its decomposition in arid and semi-arid regions

Jia-yu JIANG¹^,²(), Xue LIAN¹, Xi-ming TANG³, Ren-tao LIU¹^,²(), An-ning ZHANG¹^,²

^1.School of Ecology and Environment，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.Key Laboratory for Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystems in Northwestern China of Ministry of Education，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^3.Zhongwei Natural Resources Bureau，Zhongwei 755000，China

Received:2021-03-23 Revised:2021-05-26 Online:2022-05-20 Published:2022-03-30
Contact: Ren-tao LIU

摘要/Abstract

摘要：

选择宁夏盐池半干旱区和内蒙古乌拉特后旗干旱区荒漠草原为研究样地，以红砂枯落物为研究对象，利用网孔分解袋法，在灌丛内外微生境布设分解袋。通过调查分解袋中节肢动物群落组成与多样性分布特征，结合枯落物化学分析和土壤环境因子测定，研究灌丛微生境红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构分布规律。结果表明：1）红砂枯落物节肢动物优势类群在盐池半干旱区灌丛中有3类，裸地中仅2类；而在乌拉特后旗干旱区表现为灌丛内外优势类群均有3类。常见类群在盐池半干旱区灌丛中有7类，而裸地中仅3类；而乌拉特后旗干旱区灌丛中有7类，裸地中有4类。稀有类群在盐池半干旱区表现为仅在裸地出现，而乌拉特后旗干旱区表现为仅在灌丛内出现。2）红砂枯落物节肢动物个体数和类群数在盐池半干旱区均表现为裸地显著高于灌丛，而在乌拉特后旗干旱区均表现为裸地显著低于灌丛（P<0.05）。红砂枯落物节肢动物Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数以及Pielou指数在盐池半干旱区和乌拉特后旗干旱区均表现为灌丛内外无显著差异（P>0.05）。3）红砂枯落物节肢动物个体数在盐池半干旱区仅与土壤pH值呈显著正相关性，而与土壤砂粒含量呈显著负相关性；类群数在盐池半干旱区仅与土壤砂粒呈显著负相关性（P<0.05）。在乌拉特后旗干旱区红砂枯落物节肢动物个体数和类群数与环境因子间均无相关性（P>0.05）。冗余分析（RDA）和偏RDA分析结果表明，枯落物K含量是影响干旱与半干旱区红砂枯落物节肢动物个体数分布的主要环境因子。4）综合表明，红砂枯落物节肢动物个体数和类群数受到灌丛微生境和气候因子的双重影响，但群落多样性受灌丛微生境和气候因子的影响均较小。并且，随干旱程度的加强，灌丛微生境对红砂枯落物节肢动物个体数和类群数分布的影响从溢出效应转变为聚集效应。

关键词: 干旱环境, 红砂枯落物, 土壤节肢动物, 群落结构, 分解初期

Abstract:

Two desertified grasslands in semi-arid Yanchi County of Ningxia and in arid Urat Rear Banner of Inner Mongolia were selected as sites to study litter decomposition of Reaumuria soongorica. Litter bags were set up between shrub microhabitats beneath the shrub canopy and in the open spaces. The litter arthropod community composition and diversity were investigated， as well as the litter chemical composition and soil conditions. The objective of the present study was to explore the differences in litter arthropod community composition and diversity between shrub microhabitats in semi-arid Yanchi County and a more arid Urat site. It was found that： 1） There were 3 dominant taxa of litter arthropods beneath shrub canopy and 2 dominant taxa in the open spaces in semi-arid Yanchi； there were 3 dominant taxa in both microhabitats in arid Urat. There were 7 commonly occurring taxa beneath shrub canopy， and 3 found in the open spaces in semi-arid Yanchi； while there were 7 commonly occurring taxa beneath shrub canopy and 4 in the open spaces in arid Urat. Rare species were found in the open spaces only in semi-arid Yanchi， and beneath shrub canopy only， in arid Urat. 2） The abundance and species richness of litter arthropods was found to be significantly higher in the open spaces than beneath shrub canopy in semi-arid Yanchi， but followed the reverse distribution in arid Urat （P<0.05）. There were no significant differences in Shannon-Wiener index， Simpson index， Margalef index， and Pielou index between the two shrub microhabitats at either of the study sites. 3） The abundance of litter arthropods was found to be positively correlated with soil pH and negatively correlated with soil sand content. Species richness was negatively correlated with soil sand content in semi-arid Yanchi only （P<0.05）. The abundance of litter arthropods and species richness were uncorrelated with environmental factors in the arid area of Urat Rear Banner （P>0.05）. From the results of redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that litter K content of litter was the main factor driving the distribution of litter arthropods in arid and semi-arid areas. In conclusion， both shrub microhabitats and climatic factors affected the abundance and group richness of litter deposition， while there was little effect on litter arthropod diversity. With increased aridity， there was a transition from an ‘overflow’ effect towards a ‘facilitative’ effect of shrubs on the distribution of litter arthropod abundance and species richness.

Key words: arid environment, Reaumuria soongorica litter, soil arthropod, community structure, litter decomposition

蒋嘉瑜, 连学, 唐希明, 刘任涛, 张安宁. 干旱与半干旱区红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构特征[J]. 草业学报, 2022, 31(5): 156-168.

Jia-yu JIANG, Xue LIAN, Xi-ming TANG, Ren-tao LIU, An-ning ZHANG. The arthropod community structure in Reaumuria soongorica litter at the early stage of its decomposition in arid and semi-arid regions[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(5): 156-168.

图/表 9

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地区 Area	微生境 Microhabitat	枯落物残留量 Litter residue （g）	纤维素含量 Cellulose content （%）	木质素含量 Lignin content （%）	N含量 N content （%）	P含量 P content （%）	K含量 K content （%）
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	灌丛Shrub	4.70±0.15a	13.08±1.34a	15.03±1.42a	0.85±0.05a	0.29±0.04a	0.24±0.03a
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	裸地Open space	4.86±0.19a	10.01±0.56a	12.32±0.85a	0.69±0.01b	0.14±0.02b	0.16±0.02b
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	灌丛Shrub	5.34±0.28a	6.67±0.51a	7.46±0.48a	0.66±0.04a	0.35±0.04a	0.38±0.03a
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	裸地Open space	5.39±0.27a	7.41±1.16a	9.57±1.07a	0.68±0.05a	0.20±0.02b	0.42±0.02a

地区 Area	微生境 Microhabitat	枯落物残留量 Litter residue （g）	纤维素含量 Cellulose content （%）	木质素含量 Lignin content （%）	N含量 N content （%）	P含量 P content （%）	K含量 K content （%）
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	灌丛Shrub	4.70±0.15a	13.08±1.34a	15.03±1.42a	0.85±0.05a	0.29±0.04a	0.24±0.03a
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	裸地Open space	4.86±0.19a	10.01±0.56a	12.32±0.85a	0.69±0.01b	0.14±0.02b	0.16±0.02b
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	灌丛Shrub	5.34±0.28a	6.67±0.51a	7.46±0.48a	0.66±0.04a	0.35±0.04a	0.38±0.03a
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	裸地Open space	5.39±0.27a	7.41±1.16a	9.57±1.07a	0.68±0.05a	0.20±0.02b	0.42±0.02a

地区 Area	微生境 Microhabitat	土壤全氮 TN （%）	土壤全碳 TC （%）	土壤碳氮比C/N	土壤含水量 SM （%）	pH
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	灌丛Shrub	0.08±0.01a	1.54±0.08b	18.92±0.74b	2.26±0.30b	7.74±0.01b
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	裸地Open space	0.08±0.01a	1.91±0.14a	23.84±1.44a	4.94±0.74a	7.86±0.01a
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	灌丛Shrub	0.06±0.01a	0.89±0.03a	14.53±0.49a	3.08±0.53a	7.91±0.03a
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	裸地Open space	0.07±0.01a	0.95±0.08a	12.69±0.16b	2.57±0.56a	7.97±0.03a
地区 Area	微生境 Microhabitat	土壤电导率 EC （μs·cm^-1）	土壤黏粒含量 SC （%）	土壤粉粒含量 SP （%）	土壤砂粒含量 SS （%）
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	灌丛Shrub	155.53±4.22a	17.33±0.60b	28.05±0.57a	54.62±0.91a
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	裸地Open space	115.20±2.28b	26.67±1.00a	28.07±0.65a	45.26±0.46b
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	灌丛Shrub	125.55±5.56a	23.94±0.87a	19.00±0.68a	57.06±1.03a
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	裸地Open space	117.42±4.25a	24.58±1.80a	18.45±1.19a	56.96±2.54a

地区 Area	微生境 Microhabitat	土壤全氮 TN （%）	土壤全碳 TC （%）	土壤碳氮比C/N	土壤含水量 SM （%）	pH
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	灌丛Shrub	0.08±0.01a	1.54±0.08b	18.92±0.74b	2.26±0.30b	7.74±0.01b
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	裸地Open space	0.08±0.01a	1.91±0.14a	23.84±1.44a	4.94±0.74a	7.86±0.01a
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	灌丛Shrub	0.06±0.01a	0.89±0.03a	14.53±0.49a	3.08±0.53a	7.91±0.03a
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	裸地Open space	0.07±0.01a	0.95±0.08a	12.69±0.16b	2.57±0.56a	7.97±0.03a
地区 Area	微生境 Microhabitat	土壤电导率 EC （μs·cm^-1）	土壤黏粒含量 SC （%）	土壤粉粒含量 SP （%）	土壤砂粒含量 SS （%）
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	灌丛Shrub	155.53±4.22a	17.33±0.60b	28.05±0.57a	54.62±0.91a
半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）	裸地Open space	115.20±2.28b	26.67±1.00a	28.07±0.65a	45.26±0.46b
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	灌丛Shrub	125.55±5.56a	23.94±0.87a	19.00±0.68a	57.06±1.03a
干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）	裸地Open space	117.42±4.25a	24.58±1.80a	18.45±1.19a	56.96±2.54a

类群 Group	半干旱区（盐池） Semi-arid zone （Yanchi）		干旱区（乌拉特后旗） Arid zone （Urat Rear Banner）		总计 Total
类群 Group	灌丛Shrub	裸地Open space	灌丛Shrub	裸地Open space	总计 Total
垂盾甲螨属Scutovertex	1.50（11.84）	5.83（13.67）	6.83（31.06）	2.67（43.24）	4.20（20.16）
盖头甲螨属Tectocepheus	0.00	0.00	0.50（2.27）	0.00	0.13（0.60）
小真古螨科Eupalopsellidae	0.33（2.63）	0.00	0.50（2.27）	0.50（8.11）	0.33（1.60）
矮蒲螨科Pygmephoridae	2.00（15.79）	4.17（9.77）	7.33（33.33）	1.50（24.32）	3.75（17.96）
绒螨科Trombidiidae	0.17（1.32）	3.50（8.20）	0.00	0.00	0.92（4.39）
鳞啮科Lepidopsocidae	0.00	0.00	0.17（0.76）	0.00	0.04（0.20）
揺蚊科Chironomidae	0.17（1.32）	0.00	0.00	0.00	0.04（0.20）
巨须螨科Cunaxidae	0.00	0.00	3.00（13.64）	0.83（13.51）	0.96（4.59）
巨螯螨科Macrochelidae	0.17（1.32）	0.00	0.00	0.00	0.04（0.20）
蕈柄蚊科Bolitophilidae	0.17（1.32）	0.00	0.00	0.00	0.04（0.20）
隐颚螨科Cryptognathidea	0.00	0.17（0.39）	0.67（3.03）	0.00	0.21（1.00）
腾岛螨科Teneriffidae	0.00	0.33（0.78）	0.33（1.52）	0.17（2.70）	0.21（1.00）
吸螨科Bdellidae	0.00	0.00	0.67（3.03）	0.00	0.17（0.80）
球角?科Hypogastruridae	7.83（61.84）	26.50（62.11）	1.67（7.58）	0.00	9.00（43.11）
棘?科Onychiuridae	0.17（1.32）	0.00	0.00	0.00	0.04（0.20）
疣?科Neanuridae	0.00	1.83（4.30）	0.00	0.00	0.45（2.20）
虱啮科Liposcelididae	0.00	0.17（0.39）	0.00	0.17（2.70）	0.04（0.40）
步甲科幼虫Carabidae	0.17（1.32）	0.00	0.00	0.00	0.04（0.20）
蝽科幼虫Pentatomidae	0.00	0.17（0.39）	0.33（1.52）	0.33（5.41）	0.21（1.00）

干旱与半干旱区红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构特征

The arthropod community structure in Reaumuria soongorica litter at the early stage of its decomposition in arid and semi-arid regions

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图/表 9

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变量 Variable	贡献率 Contribution rate （%）	P	F	变量 Variable	贡献率 Contribution rate （%）	P	F
K	27	0.002	8.00	TC	3	0.444	0.98
pH	5	0.062	1.78	ADL	3	0.364	1.03
SS	6	0.066	1.80	EC	3	0.558	0.82
SM	5	0.086	1.67	P	2	0.566	0.79
ADC	3	0.294	1.16	TN	2	0.574	0.85
N	4	0.228	1.27	SC	3	0.594	0.72
G	4	0.232	1.37	SP	0	1.000	0.03
C/N	3	0.344	1.18

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