分类：论文范文 发表时间：2021-07-07 09:55
摘要:采用陷阱法对位于华北平原的河北肃宁、山东高唐和山东曹县3个不同地区的有机和常规管理农田的地表节肢动物进行取样调查，分别从节肢动物分目、鞘翅目分科和步甲科分种3个分类水平，比较分析了不同农业管理措施下农田中不同生物类群的多样性、结构组成和分布状况，以评估有机管理对生物多样性的影响，以及该影响是否因指示生物的分类水平不同而存在差异。结果显示，就有机和常规农田间的物种多度比较而言，曹县有机农田各生物类群的多度均大于常规农田，高唐只有节肢动物多度在有机农田显著大于常规农田，而肃宁3个分类水平的物种多度在有机和常规农田间差异均不显著;就有机和常规农田间的物种丰度比较而言，除曹县在鞘翅目和步甲科分类水平2种农田间有显著差异外，其余地区各类群均无显著差异;此外，就有机和常规农田中各生物类群的群落结构比较而言，仅在曹县有明显差异，在高唐仅部分存在差别，而在肃宁却没有明显差异。总体上，有机农田节肢动物、鞘翅目和步甲科的生物多样性更高，且地表节肢动物群落结构在有机与常规管理下存在差异，但是有机和常规农田中生物多样性的差异也因研究地区及分类水平的不同而不同，可能与从事有机管理的时间长短有关;节肢动物分目、鞘翅目分科和步甲科分种3个不同分类水平的生物类群在指示有机和常规管理对生物多样性影响时结果略有差异，但反映的总体趋势基本一致，说明可以在一定程度上采用较高层次分类的数据，即节肢动物分目或鞘翅目分科数据指示有机生产的环境影响，从而减少分类难度并提高工作效率，但步甲科分种水平的多样性状况具有更高的灵敏性。
关键词:节肢动物;鞘翅目;步甲科;生物多样性;指示生物;环境评价
生物多样性是生态安全的基础及生态环境质量的重要指标［1－2］。随着全球人口增加，现代集约化农业急剧扩张，由此导致的生态环境恶化、生境丧失和破碎化成为农业景观生物多样性丧失的主要原因，也导致了与生物多样性密切相关的生态服务下降，直接威胁农业可持续发展［3－5］。在过去的几十年间，寻求生物多样性保护和满足人类对粮食产量需求双赢的解决途径成为研究热点［6－7］。在欧洲，有机农业作为缓解生物多样性保护和粮食生产需求的矛盾并促进环境保护的重要措施得到了高度重视和推广。在我国，有机农业自20世纪90年代起步，近些年来也得到了快速发展［8－9］。随着我国集约化农业生产带来的农业生态环境问题日益突出，有机农业因其在改善环境、促进生物多样性保护等方面的作用，是否可以作为我国在保证一定粮食产量下改善农业环境的措施，成为一个值得关注的问题。
1研究区域与研究方法
1.1研究区域与取样地
华北平原是我国重要的粮食生产基地之一。该区属于温带大陆性季风气候区，雨热同季，光照资源丰富，主体种植制度为冬小麦－夏玉米，一年两熟。日均温≥0°C积温为4100～5400°C，≥10°C积温为3700～4700°C，年降水量为500～900mm［14－15］。在过去的几十年间，为了满足不断增长的粮食需求，该地区农业集约化生产强度不断增加，生态环境问题日益突出［16－17］。研究分别在华北平原北部河北省沧州市肃宁县(常规样地:38°23'43.2′′N，115°50'14.3′′E;有机样地:38°17'31.5′′N，115°48'51.8′′E)、中部山东高唐(常规样地:36°50'10.0′′N，116°16'41.0′′E;有机样地:36°50'11.3′′N，116°16'41.3′′E)、南部山东省菏泽市曹县(常规样地:34°50'40.8′′N，115°34'54.3′′E;有机样地:34°51'41.1′′N，115°34'36.5′′E)选取常规和有机管理的农田各4块，开展农田生物多样性调查。不同研究地区农田基本管理情况如表1所示。
1.2研究方法
1.2.1调查方法与样点布置
节肢动物调查采用陷阱法。在各研究地点选取常规和有机管理农田各4块，每块样地设置30m×60m的样方，每个样方内设置8个陷阱，分2列，每列4个陷阱，置于距离样方两侧边缘10m的地方，相邻陷阱间相距10m。陷阱为上口径8.2cm、下口径5.2cm、高11.7cm的塑料杯。取样时间为2014年5月，每个陷阱中放置约占容积1/3的φ=75%的酒精作为防腐剂，并在田间放置7d后收回，共取样1次。将每个样地的8个陷阱中采集的动物合并，挑拣出其中的节肢动物带回实验室鉴定。节肢动物鉴定到目，鞘翅目鉴定到科，步甲科鉴定到种。
1.2.2数据分析
选取多度和丰度来衡量群落Alpha多样性。在DPS软件中采用方差分析法分析比较有机和常规管理下不同分类水平生物类群多度和丰度的差异［18］，并在PAST软件中运用非线性多维尺度分析方法(non-linearmultidimensionalscaling，NMDS)基于Eu-clidean欧氏距离指数对节肢动物、鞘翅目和步甲的群落结构组成差异进行分析［19］。此外，利用SPSS软件对于不同分类水平多度和丰度的Pearson相关性进行分析。
2研究结果
2.1不同管理措施下不同分类水平生物类群多样性组成情况
整个取样期内共捕获节肢动物3115头，分属13个目，其中有机和常规农田分别有1958和1157头，蜘蛛目(Araneida)最多，占总个体数的29.1%;鞘翅目(Coleoptera)次之，占23.0%;膜翅目(Hyme-noptera)占16.5%;双翅目(Diptera)占13.7%。捕获鞘翅目动物714头，分属16个科，其中有机农田捕获519头，常规农田捕获195头。鞘翅目中以步甲科(Carabidae)昆虫最多，占52.4%;隐翅甲科(Staphylinidae)次之，占16.7%;蜉金龟科(Aphodiidae)占12.3%。
2.2不同管理措施下不同分类水平的生物类群Al-pha多样性
对各地区2种管理措施农田中不同分类水平生物类群多度和丰度的分析(图1)显示，在曹县，有机农田各生物类群的多度均显著大于常规农田〔节肢动物:F(1，6)=31.489，P=0.0014;鞘翅目:F(1，6)=65.125，P=0.0002;步甲科:F(1，6)=73.278，P=0.0001〕，但仅有机农田鞘翅目〔F(1，6)=37.696，P=0.0009〕和步甲科〔F(1，6)=75，P=0.0001〕分类水平的类群丰度显著大于常规农田，而在节肢动物分目水平2种农田间没有显著差别〔F(1，6)=0，P=0.9999〕。在高唐，多度只在节肢动物分目〔F(1，6)=10.01，P=0.0195〕水平上表现为有机农田显著大于常规农田，在鞘翅目分科〔F(1，6)=3.737，P=0.1014〕和步甲科分种〔F(1，6)=4.04，P=0.0911〕水平上2种农田差异并不显著;在不同分类水平上，高唐地区2种农田的类群丰度均无显著差异〔节肢动物:F(1，6)=2.182，P=0.1901;鞘翅目:F(1，6)=2.455，P=0.1682;步甲科:F(1，6)=3.857，P=0.0972〕。在肃宁，不同分类水平上，有机和常规农田的类群丰度差异均不显著〔节肢动物:F(1，6)=0.034，P=0.8596;鞘翅目:F(1，6)=0.011，P=0.9194;步甲科:F(1，6)=4.262，P=0.0845〕。不同分类水平上，肃宁地区有机农田和常规农田间类群丰度也无显著差异〔节肢动物:F(1，6)=0.158，P=0.7049;鞘翅目:F(1，6)=3.261，P=0.1210;步甲科:F(1，6)=3，P=0.1340〕。可见，不同分类水平的生物类群多样性均表现为有机农田高于常规农田。
3讨论与结论
国外就有机和常规种植对生物多样性的影响展开了大量研究，尽管有少数案例研究显示，常规种植模式较有机种植模式能维持更高的生物多样性［20－23］，或者有机种植和常规种植之间没有显著差异［24－25］，但大多数研究显示有机种植较常规种植能够维持更高的生物多样性［7］，例如有研究调查了有机和常规管理农田除鞘翅目外的其他节肢动物，结果表明有机农田比常规农田拥有更多的物种多样性［20，26－28］。而一些对有机农田中步甲的研究显示，一般情况下有机农田较常规农田具有更高的多度甚至是丰度［27，29－38］。近年来国内有机农业得到了较快发展，有机农业的生态环境效应及其对生物多样性的影响虽然已有学者关注［39－40］，但国内尚缺乏相关实验和实证研究。该研究通过实验调查和对比，对有机农业的生态环境效应进行了初步评估。但是由于时间和样本有限，尚需在更大时空范围内针多更多生物类群开展观测，并且迫切需要长期定位实验的验证。
参考文献:
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韩印1，戴漂漂1，李想1，宋潇1，李季1，2，刘云慧1，2①
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