茂兰喀斯特森林土壤食物网营养结构研究

作     者：王显 

作者单位：贵州师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：龙健

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：茂兰喀斯特 土壤动物 食物网 稳定同位素 18S rRNA 营养结构 

摘      要：在土壤生态系统中,土壤动物数量巨大,种类繁多。它们之间通过捕食与被捕食的关系形成了复杂的土壤动物食物网结构关系。在土壤生态系统中的能量流动和物质循环方面起着重要作用,研究土壤动物之间的能量流动关系,不仅能够反映土壤动物之间的能流关系,还能了解到土壤动物之间的内在联系。开展不同植被演替阶段土壤动物分布组成及土壤动物营养级关系的研究,对认识土壤动物在食物网中所扮演的角色具有重要意义。目前为止有关土壤食物网的研究大多是在温带草地和亚热带森林生态系统中,而关于喀斯特这一独特生态系统的土壤食物网研究还较为少见。茂兰喀斯特原始森林,是目前世界上喀斯特森林中面积分布最广的地区,在此进行土壤食物网研究具有一定的代表性和典型性。本文选取茂兰自然保护区为研究区域,对茂兰喀斯特原始森林中四种植被类型（草地、灌丛、灌木林、原森林）的土壤进行采样收集土壤动物,通过稳定同位素技术研究土壤动物营养级关系构建食物网结构。并利用18s rRNA测序技术分析不同演替下土壤真核微生物的分布组成,为进一步了解喀斯特森林不同植被演替阶段下土壤动物、微生物的分布组成和土壤食物网营养结构研究提供了理论依据。主要结论如下:1.本研究在茂兰喀斯特四种不同植被演替阶段土壤和凋落物中共收集了土壤动物4125只,共计30种类群,隶属于2门7纲20目。在不同植被演替阶段,土壤动物优势种群不同。原森林阶段,收集到的土壤动物物种有30种类群,隶属于2门7纲20目;灌木林阶段收集到的土壤动物物种有27种类群,隶属于2门7纲19目;灌木丛阶段收集到的土壤动物物种有24种类群,隶属于2门6纲13目;草地阶段收集到的土壤动物物种有19种类群,隶属于2门6纲16目。2.通过对不同演替阶段下土壤真核微生物进行18S rRNA测序分析,在不同分类水平下,不同演替阶段土壤真核微生物群落优势种群组成相似,在Supergroup水平上,四种演替阶段的群落优势种群主要由后鞭毛生物（Opisthokonta）、囊泡虫类（Alveolata）和有孔虫类（Rhizaria）组成,三者相对丰度之和占据了群落结构的74%;在Division水平上,四种演替阶段的群落优势种群主要由真菌（Fungi）、丝足虫类（Cercozoa）和链形植物类（Streptophyta）组成,三者相对丰度之和占据了群落结构的63%;通过对不同演替阶段下土壤真核微生物多样性指数分析发现,四种演替阶段下Shannon指数与Simpson指数存在差异,Shannon指数与Simpson指数在不同演替阶段表现为:原森林灌木丛灌木林草地。3.通过碳氮稳定同位素分析法,按照一定的营养级计算公式对贵州茂兰喀斯特森林土壤动物在食物网中的营养级进行了计算,初步构建了一个较为简单的土壤食物网营养结构。结果发现本次试验收集到的土壤动物主要由三个营养级构成,第一营养级有植物凋落物等初级生产者;第二营养级的有粪蚊科、鞘翅目、潮虫科、线蚓科、双翅目幼虫、正蚓科、行军蚁亚科、切叶蚁亚科等类群;第三营养级的有蜈蚣科,地蛛科等类群。表明本研究收集到的土壤动物横跨了土壤食物网中的三个营养级位置。