黔西北人工草地蜘蛛物种多样性及其与环境的关系.pdf
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1、第42卷 第5期 生 态 科 学 42(5):7483 2023 年 9 月 Ecological Science Sep.2023 收稿日期:2021-03-29;修订日期:2021-06-12 基金项目:国家自然科学基金(31601886);贵州省科技计划基金项目(黔科合基础20181031);贵州大学引进人才科研项目(贵大人基合字(2017)18 号)资助;贵州省普通高等学校科技拔尖人才支持计划(黔教合 KY 字2017059)作者简介:张茂(1995),男,贵州赫章人,在读硕士,主要从事草地保护方面研究,E-mail:*通信作者:龙见坤,男,博士,副教授,主要从事节肢动物系统学、草地保
2、护学方面研究,E-mail: 张茂,周谷春,龙见坤,等.黔西北人工草地蜘蛛物种多样性及其与环境的关系J.生态科学,2023,42(5):7483.ZHANG Mao,ZHOU Guchun,LONG Jiankun,et al.Spider species diversity in relation to environmental factors on artificial grassland in Northwest Guizhou Province,ChinaJ.Ecological Science,2023,42(5):7483.黔西北人工草地蜘蛛物种多样性及其与环境的关系 张茂1,3
3、,周谷春2,龙见坤1,*,黄秀东1,陈志敏1,李中森1,杨正禹1 1.贵州大学动物科学学院,贵州大学昆虫资源开发利用省级特色重点实验室,昆虫研究所,贵阳 550025 2.赣南师范大学生命科学学院,赣州 341000 3 贵州机电职业技术学院电气工程系,都匀,558000 【摘要】为探索喀斯特地区人工草地蜘蛛群落物种多样性及其分布的影响因子,该研究于 2019 年 9 月2020 年 1 月结合样方、陷阱、样线取样三种方法对黔西北油杉河新西兰牧场的蜘蛛群落物种多样性及影响蜘蛛分布的生境因子开展调查。结果表明:(1)捕获蜘蛛 1642 头,隶属于 15 科 53 属 69 种,不同功能群排序为:
4、结圆网型蜘蛛伏击型蜘蛛游猎型蜘蛛结皿网型;优势科 4 科,分别为园蛛科(25.15%)、球蛛科(20.52%)、逍遥蛛科(15.1%)、和蟹蛛科(13.28%);优势种 2 种分别为远亲园蛛(17.17%)和虚逍遥蛛(14.49%)。(2)12 月时蜘蛛个体数量、物种数和 Shannon-wiener 指数与1 月时蜘蛛优势度指数、11 月时蜘蛛的均匀度指数均显著低于其他月份(P0.05),而蜘蛛丰富度指数先减后增,12 月时最低,且 11 月、12 月的蜘蛛丰富度指数均显著低于 9 月、10 月、1 月(P0.05)。(3)对 9 个生境因子与蜘蛛多度进行线性拟合发现,海拔、空气湿度、植被物
5、种数 3 个环境因子对蜘蛛多度有显著正效应(P0.05)。(4)对 9 个生境因子与蜘蛛物种多样性进行 CCA 分析发现,9 个环境因子对蜘蛛物种多样性的总解释度为 70.98%,其中植被均匀度指数对蜘蛛物种多样性具有显著负效应(P0.05),土壤温度和空气温度对蜘蛛物种多样性具有显著正效应(P Ambush spiders wandering-spiders Net-type spiders.The dominant four families were Araneidae(25.15%of all species),Theridiidae(20.52%of all species),Phi
6、lodromidae(15.1%of all species),and 5 期 张茂,等.黔西北人工草地蜘蛛物种多样性及其与环境的关系 75 Thomisidae(13.28%of all species).Furthermore,the two dominant species were Araneus diffinis(17.17%of all individuals)and Philodromus fallax(14.49%of all individuals).(2)The number of individual spiders,the number of species,and t
7、he Shannon-wiener index were the smallest in December,which was significantly lower than that in September,October,November and January.The spider richness index decreased first and then increased,and was the smallest in December,significantly lower than in September,October and January.(3)The linea
8、r fitting showed that altitude,air humidity,and number of vegetation species had significantly positive associations with spider abundance.(4)Canonical correspondence analysis revealed that 9 environmental factors accounted for 70.98%of the variation for spider species diversity.The vegetation Pielo
9、u index had a significantly negative associations with spider species diversity,and soil temperature and air temperature had a significant and positive effect on spider species diversity.Among them,soil temperature had the greatest impact on spider composition,with a contribution rate of 78.52%.The
10、species diversity of spider communities on artificial grasslands in karst areas had a strong correlation with factors such as seasons,climate,and vegetation.Spiders must be closely integrated with local vegetation,climatic and soil factors to control grassland pests and diseases.Key words:artificial
11、 grassland;spider species diversity;functional group;karst;northwest Guizhou 0 前言 蜘蛛隶属于节肢动物门(Arthropoda)蛛形纲(Arachnida)蜘蛛目(Araneae),截至 2020 年 11 月全世界共有蜘蛛 128 科 4195 属 48974 种1。具有移动快、对环境变化敏感、耐饥饿、食量大、性情凶猛等特点,对抑制农林害虫,维持生态系统稳定具有重要作用2。蜘蛛作为多种害虫的捕食性天敌,占农业生态系统中害虫天敌数量的一半以上3,地表蜘蛛对栖息地生境结构、气候等变化高度敏感,因此也将蜘蛛作为生境结构
12、、物种多样性变化的指示生物4-5。人工草地具有涵养水源、维持生物多样性和固碳等重要生态功能6,但由于放牧、气候变化、草地病虫害等的影响人工草地通常在利用 35 年后便会出现退化,造成草地植物盖度、生物量和生产力的下降,严重阻碍畜牧业的发展7-8。为此,开展有关人工草害虫天敌物种资源及其多样性的利用研究对草地害虫防治具有重要的生态学意义。虽然关于蜘蛛物种多样性已经得到广泛的研究和认识,但主要集中在农田、灌木丛和森林等生境9-10,而人工草地仍缺乏关于蜘蛛物种多样性和影响其物种组成的相关报道11-12。黔西北油杉河牧场位于中国西南喀斯特特区,喀斯特发育强烈,具有喀斯特山区特有的亚热带季风气候13。
13、喀斯特山区不论是在气候、地形地貌还是生物多样性上都具有极高的特异性,蜘蛛调查多集中于春夏两季14-15,而秋冬季节草地蜘蛛物种多样性研究未见报道,该时期冷季的到来使得草地蜘蛛面临着气温不断降低、能源不断匮乏的考验,影响着草地蜘蛛群落第二年的物种组成数量。因此,该时段物种多样性研究对生物种群的平衡和牧草病虫害防治都具有重要意义。本文以黔西北地区大方县油杉河新西兰牧场蜘蛛群落为研究对象,旨在揭示喀斯特牧场蜘蛛物种多样性的组成和探究其物种多样性的影响因素,为人工草地的群落稳定性和生物多样性保护提供理论依据。1 材料与方法 1.1 研究区概况 研究区位于贵州省大方县油杉河新西兰牧场(2723 N,10
14、552 E,海拔 1633?1799 m),其地势南北较低,中部较高,属于典型的喀斯特峰丛中切槽谷地形,总面积为 200.2 hm2。研究区人工草地以撒播的方式建于 2012 年,以多年生黑麦草(Lolium perenne)和白三叶(Trifolium repens)为共优势种,盖度约为 85%,全年放牧。研究区为亚热带高原季风湿润气候,年平均气温 11.8 左右,最高气温32.7,最低气温零下 9.3,阴雨天气多,日照少,雨季明显,雨量充沛,年平均降水量为1150 mm,属典型的夏凉山区。1.2 实验设计与调查方法 2019 年 9 月?2020 年 1 月对贵州油杉河景区新西兰牧场人工草
15、地进行蜘蛛物种多样性调查(下文分别用 9 月、10 月、11 月、12 月、1 月表示),期间每月中旬进行 1 次调查,调查均在晴天条件下进行。研究区随机选取 5 块大小为 6.67 hm2的样地,每个样地间距离不低于 1 Km,取样方法利用样方法、陷阱法、样线随机法 3 种相结合进行取样。其中,样方法的每块样地以 Z 字型 5 点取样,共 25 个样方,每个样方大小均为 2 m2 m,每个样方内以捕虫网来回扫网采集(共 20 网),捕虫网规格为杆长 1.7 m,76 生 态 科 学 42 卷 网深75 cm,网口径37 cm,网眼200目,扫网结束后以捕捉法补充采集;陷阱法即陷阱杯底直径 5
16、.5 cm,杯口直径 9.5 cm,高 11 cm,容积约为 400 mL,在杯中加入75%酒精和洗涤剂水溶液(共80 mL),陷阱杯口与地面平齐或略低于地面,以五点法将陷阱杯分别置于样方中间和样方四个角落外围 5m 处,共设陷阱 125 个,48 h 后收集陷阱中所有蜘蛛;样线法即沿着每个样地对角线每行走 1 m 网捕 1 次作为补充采集。采集的所有蜘蛛编号、记录并保存于 75%酒精中一并带回实验室备种类鉴定与数据整理统计用,物种鉴定主要借助The spider of China等有关分类资料16-18或寄送和邀请国内有关分类专家进行完成。昆虫利用 2 m2 m 样方扫网所得,鉴定后进行昆虫
17、多样性指数计算。本试验选择对研究区的气候进行测定,每块样地做五次重复测定,主要仪器为:Ttakeme 土壤温度水分测定仪、温湿度计,植被多样性利用 1 m1 m 的调查样方参照李心诚19测量计算。生境因子 9 个指标分别为植被 Shannon-wiener 指数(Vegetation Shannon-wiener index;VH)、均匀度指数(Vegetation Pielou index;VJ)、优势度指数(Vegetation Simpson index;VD)、物种数(Vegetation Species number;VSN)、土壤温度(Soil temperature;ST)、土壤
18、含水量(Soil moisture content;SMC)、空 气 温 度(Air temperature;AT)、空气湿度(Air moister;AM)、海拔(Altitude;ALT)。1.3 数据统计分析 根 据 蜘 蛛 结 网 和 捕 食 行 为 的 特 点,参 考Srensen20等的功能群分类方法将人工草地蜘蛛分为游猎型、结皿网型、伏击型和结圆网型 4 种功能群。蜘蛛和昆虫指数计算参照马晓慧15,利用Excel 进行数据整理和统计分析,SPSS 20.0 对指标进行单因素分析(Oneway ANOVA)和多重比较(LSD),Omicshare 云平台和 Origin 95C 进
19、行典范对应分析 CCA(canonical correspondence analysis)和线性回归分析并做图。(1)BergerParker 优势度指数(D):D=Nmax/N。式中 Nmax为优势种的个体数量,N 为总个体数。D 10%时,该物种为优势种(Dominant species),表示;5%D 10%时,该物种为丰盛种(Abundant species),表示;1%D 5%时,该物种为常见种(Frequent species),表示;0.1%D 1%时,该物种为偶见种(Occasional species),表示;D 0.1%时,该物种为罕见种(Rare species),表示
20、。(2)Margalef 丰富度指数(E):E=(S1)lnN。式中S为蜘蛛种类数,N表示所有蜘蛛种类个体数量的总和。(3)Shannon-wiener 多 样 性 指 数(H):H=1lnsiPiPi,Pi=ni/N。式中 ni为第 i 个物种的个体数,N 为总个体数,S 为物种数。(4)Pielou 均匀性指数(Evenness index):J=H/lnS。式中 H为多样性指数,S 为物种数。2 结果与分析 2.1 人工草地蜘蛛群落物种多样性及功能群组成 研究区共捕获蜘蛛 1642 头,隶属于 15 科 53 属69 种(表 1)。从蜘蛛功能群来看;结圆网型蜘蛛 888头,共 5 科 2
21、2 属 33 种;伏击型蜘蛛 466 头,共 2 科9属9种;游猎型蜘蛛205头,共6科17属18种;结皿网型蜘蛛 83 头,共 2 科 5 属 9 种。从科级阶元来看;其中优势科 4 科,占所获蜘蛛数量的 74.01%,分 别 为 园 蛛 科(Araneidae;25.15%)、球 蛛 科(Theridiidae;20.52%)、逍 遥 蛛 科(Philodromidae;15.1%)、和蟹蛛科(Thomisidae;13.28%);丰盛科 1科,即肖蛸科(Tetragnathidae),占所获蜘蛛数量的7.9%;其余均为偶见科,数量占比为 18.03%。从种级阶元来看,其中优势种 2 种,
22、共占所获蜘蛛数量的 31.67%,分别为远亲园蛛(17.17%)和虚逍遥蛛(14.49%)。丰盛种 4 种,共占所获蜘蛛数量23.45%,分别为苔齿螯蛛(Enoplognatha caricis)、锥腹 肖 蛸(Tetragnatha maxillosa)、温 室 拟 肥 腹 蛛(Parasteatoda tepidariorum)和 三 突 伊 氏 蛛(Ebrechtella tricuspidata)。常见种 15 种,占所获蜘蛛数量的 32.95%。偶见种 30 种,占所获蜘蛛数量的10.72%,罕见种 16 种,共占所获蜘蛛数量的 1.22%。2.2 人工草地蜘蛛和昆虫群落物种多样性
23、2019 年 9 月-2020 年 1 月人工草地蜘蛛群落物种多样性发生显著变化。12 月时蜘蛛个体数量、物种数和 Shannon-wiener 指数最低且显著低于 9 月、10月、11 月、1 月(P0.05),在 11 月、1 月、9 月出现最大值,分别是最小值的 5.18、2.09 和 1.35 倍(图 1abc)。5 期 张茂,等.黔西北人工草地蜘蛛物种多样性及其与环境的关系 77 表 1 不同功能群蜘蛛物种组成 Table 1 Spiders species composition of different functional groups 科名 属名 蜘蛛种名 数量/只 比例/%
24、等级结圆网型蜘蛛 一、园蛛科 Araneidae 1 园蛛属 Araneus(1)*远亲园蛛 Araneus diffinis 282 17.17 (2)黄斑园蛛 A.ejusmodi 30 1.83 (3)五纹园蛛 A.pentagrammicus 5 0.30 (4)大腹园蛛 A.ventricosus 3 0.18 (5)园蛛 A.sp.1 0.06 (6)霍氏新园蛛 Neoscona holmi 1 0.06 2 痣蛛属 Araniella (7)*六痣蛛 Araniella displicata 9 0.55 3 艾蛛属 Cyclosa(8)长脸艾蛛 Cyclosa omonaga
25、1 0.06 (9)银背艾蛛 C.argenteoalba 3 0.18 (10)山地艾蛛 C.monticola 3 0.18 (11)小野艾蛛 C.onoi 1 0.06 4 毛园蛛属 Eriovixia (12)拟尖腹毛园蛛 Eriovixia pseudocentrodes 1 0.06 5 高亮腹蛛属 Hypsosinga(13)华南高亮腹蛛 Hypsosinga alboria 55 3.35 6 拟肥蛛属 Lariniaria(14)爪科达蛛 Cnodalia harpax Thorell,1 0.06 (15)黄金拟肥蛛 Lariniaria argiopiformis 17
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