戈壁荒漠捕食强度和降雨变化对土壤动物营养结构的影响及调控机制

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41771290
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The Gobi desert is the main natural landscape unit in northwest of China, covering 6.9% of the total land area of China. Vegetation is dominated by a few xerophytic and super-xerophytic shrub species in the Gobi desert, such as Reaumuria songarica (Pall.) Maxim. (Tamaricaceae) and Nitraria sphaerocarpa Maxim. (Zygophyllaceae). Shrubs as “Ecosystem engineers” affect the diversity and trophic structure of soil animals by modifying abiotic (e.g. soil water available and soil temperature) and biotic factors (e.g. litter production and quality) in the Gobi desert ecosystem. However, our knowledge of the effects of shrubs on trophic structure of soil animals by changing predation intensity and precipitation change remains limited in these severely water-limited Gobi desert ecosystems. Hence, there is a need for a more thorough exploration onthe mechanisms underlying how predation intensity and precipitation changes affect the trophic structure of soil animals and their top-down and bottom-up controls in the dry and wet seasons in the Gobi desert ecosystem. In this project, we used a typical Gobi desert ecosystem in the middle Heihe River Basin as a research model, and considered four dominant soil animals (spiders, beetles, mites, and springtails) in this system. A removing lizard and changing rainfall manipulative experimental approach is applied to address the three key questions: 1) the effects and regulatory mechanisms of the predation intensity on the trophic structure of the soil animals; 2) the effects and regulatory mechanisms of the precipitation changes on the trophic structure of the soil animals; and 3) the mechanisms underlying the interactive effects of both predationin tensity and precipitation changes on the trophic structure of the soil animals and their ecological functions. This research will help us to understand the mechanisms of how the shrubs, predators and rainfall combined to drive the changes on the trophic structure of soil animals in the Gobi desert ecosystem. The results will provide important information on predicting the effects of future climate change on the diversity and ecological function of soil animals in the Gobi desert ecosystem.
戈壁荒漠是我国西北主要的自然景观单元,其面积约占我国国土面积的6.9%。戈壁荒漠植被以旱生和超旱生小灌木为优势类群。灌木是戈壁荒漠重要的生态调控者,它主要通过改变生物、非生物资源再分配影响土壤动物多样性及其营养结构和功能。然而,对灌木如何通过改变捕食强度和降雨再分配影响土壤动物营养结构及功能的机制尚不清楚。本项目以黑河中游戈壁荒漠蜘蛛、甲虫、螨类和跳虫等土壤动物优势类群为研究对象,通过排除沙蜥(戈壁荒漠主要的捕食者)和模拟降雨变化的控制试验,重点开展以下3方面研究:1)排除沙蜥对土壤动物营养结构的影响及调控作用;2)降雨变化对土壤动物营养结构的影响及调控作用;3)排除沙蜥与降雨变化对土壤动物营养结构的耦合影响及相互作用调控机制。该研究对认识灌木、捕食者和降雨三个因子驱动的土壤动物营养结构及功能的变化规律有重要意义,并为进一步研究戈壁荒漠土壤动物多样性与生态功能对气候变化响应提供理论基础。

结项摘要

灌木是戈壁重要的生态调控者,它们主要通过改变捕食强度和资源再分配影响土壤动物多样性及其生态功能。本项目通过降低捕食强度和模拟降雨变化的控制试验和定位监测试验,2018-2021年测定了不同处理下灌木和裸地土壤动物及环境要素变化,确定了捕食强度和降水变化对土壤动物营养结构的影响及调控作用。项目主要取得以下成果:.(1) 蛛形纲、拟步甲科和蚁科是戈壁主要的土壤动物类群,拟步甲科的活动期在3-10月间,蜘蛛和蚁科的活动期在1-12月间。2018-2020年年降水量增加提高了土壤动物的类群丰富度和多样性,但对土壤动物活动密度的影响较小。.(2) 排除鸟类处理显著提高了土壤动物类群丰富度,这在泡泡刺微生境表现尤为明显。排除鸟类处理显著提高了泡泡刺微生境蛛形纲的活动密度和类群丰富度,钳蝎科、平腹蛛科和粪金龟科的活动密度也随着捕食强度降低而显著增加。.(3) 降雨减少处理显著降低了土壤动物活动密度,这在红砂微生境表现尤为明显。红砂和裸地微生境降雨减少处理显著降低了植食性类群和粪金龟科的活动密度,泡泡刺和红砂微生境降雨减少显著降低了蚁科的活动密度。研究还发现,降雨增加处理提高了跳虫和线虫等中小型土壤动物的密度,红砂和泡泡刺叶片的分解速率也随之增加。.(4) 降低捕食强度和增加降雨处理下土壤动物活动密度显著高于降雨减少处理,它还显著提高了腐食性+杂食性动物活动密度。此外,还发现裸地微生境降低捕食强度和减少降雨处理显著降低了粪金龟科活动密度;红砂微生境降低捕食强度和增加降雨处理显著提高了蚁科活动密度。.(5) 排除鸟类降低捕食强度可以提高泡泡刺灌丛钳蝎科和平腹蛛科等蛛形纲土壤动物活动密度,粪金龟科的活动密度也随捕食强度的降低而提高。排除鸟类降低了钳蝎科和平腹蛛科相互作用强度,这也降低了捕食性螨对跳虫的捕食强度。.(6) 鸟类等捕食者对戈壁以土壤动物为主的碎屑食物网有明显的下行控制和营养级联效应,捕食者下行控制效应随之资源上行效应的增强而提高,这有利于维持戈壁生态系统碎屑食物网结构和功能的稳定。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
天然和人工固沙灌木林蜘蛛和甲虫分布与环境因子的关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘继亮;赵文智;李锋瑞;巴义彬
  • 通讯作者:
    巴义彬
河西走廊中部天然固沙植被区地表甲虫多样性及其对沙漠化的指示作用
  • DOI:
    10.5846/stxb202006241644
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘继亮;巴义彬;牛瑞雪;李锋瑞;赵文智
  • 通讯作者:
    赵文智
河西走廊中部砾质戈壁蛛形纲节肢动物群落动态
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国沙漠
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘继亮;赵文智;牛瑞雪;李锋瑞;巴义彬
  • 通讯作者:
    巴义彬
干旱区绿洲扩张方式对土壤生物优势类群及功能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘继亮;李锋瑞
  • 通讯作者:
    李锋瑞
人工固沙植被恢复对地表节肢动物群落组成及多样性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘继亮;赵文智;李锋瑞;潘成臣
  • 通讯作者:
    潘成臣
共 11 条
  • 1
  • 2
  • 3
前往

其他文献

Effects of shrub presence and shrub species on ground beetle assemblages (Carabidae, Curculionidae and Tenebrionidae) in a sandy desert, northwestern China
中国西北沙漠地区灌木存在和灌木种类对地面甲虫类群(步甲科、象甲科和拟甲虫科)的影响
  • DOI:
    10.1007/s40333-014-0040-6
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    Journal of Arid Land
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    刘继亮;赵文智;李锋瑞
  • 通讯作者:
    李锋瑞
退化沙质草地土壤种子库和地上植被对封育的响应机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国沙漠
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄志刚;刘继亮;李锋瑞;康玲芬
  • 通讯作者:
    康玲芬
典型沙生植物差巴嘎蒿研究进展与展望.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国沙漠
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘继亮;李锋瑞;黄志刚;牛瑞雪
  • 通讯作者:
    牛瑞雪
黑河中游绿洲化过程中不同开垦年限农田大型土壤动物群落特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    地理科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董炜华;王子婷;李锋瑞;刘继亮
  • 通讯作者:
    刘继亮
沙丘和丘间低地地面节肢动物群落比较研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    干旱区资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董炜华;李金霞;刘继亮
  • 通讯作者:
    刘继亮
共 17 条
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
前往

正在为您生成内容...

刘继亮的其他基金

降水脉动对干旱荒漠土壤动物分布及多样性的调控机理
  • 批准号:
    41201248
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目