蚁类对固沙植被生态系统的影响

蚁科（Formicidae）昆虫是我国北方荒漠区的优势生物有机体之一。作为陆地生态系统的重要类群，蚂蚁在成土作用、物质循环、植物生长更新及维持生态平衡方面起着重要的作用（H?lldobler & Wilson，1990）。本研究以腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区的优势蚁群为研究对象，采用野外观测与室内分析相结合的方法，通过蚁穴分布区和无蚁穴分布区的对比研究，揭示蚁群活动对该区土壤生物结皮、土壤理化性状、土壤水分含量、土壤种子库及植被空间格局的影响；利用风洞试验，探讨蚁群活动对土壤风蚀的影响；利用稳定同位素技术研究蚁群活动对物质流的影响；利用自然降雨和人工模拟降雨事件，研究蚁群活动对降雨入渗参数的影响，并确定各参数与降雨特征的经验关系；为全面认识蚁类活动在荒漠人工固沙生态系统中的功能和作用，为进一步维持荒漠生态系统的健康和可持续发展提供理论依据。

本项目通过野外调查观测和室内试验，系统研究了蚁类对腾格里沙漠东南缘沙坡头固沙植被生态系统的影响。结果如下：1)研究区共发布有8种蚂蚁，其中干草原区8种最高，天然固沙植被区5种，人工固沙植被区4种，半固定沙地3种；2)研究发现蚂蚁的分布和蚁巢数量对微地形、地表结皮和土壤的发育情况具有显著的响应：不同种类蚂蚁在不同类型结皮区的密度总体趋势为：无结皮<藻结皮<混合结皮<苔藓结皮，蚁穴密度和土壤生物结皮生物量、盖度和表土厚度间呈线性正相关关系，不同地形之间的蚂蚁活动选择顺序分别为：丘间地>迎风坡>丘顶>背风坡；3）蚂蚁的营巢活动对土壤理化性质具有一定的影响，与邻近土壤相比，蚁丘的土壤含水量升高，表层土壤容重、有机质、电导率、全氮、全磷、全钾、可溶性氮、可溶性磷和可溶性钾在蚁丘富集，表层土壤容重和pH值下降；4）蚁丘对土壤种子库有明显影响，与无蚁丘分布区相比，蚁丘更有利于捕获更多的植物种子，种子库密度和多样性指数在不同取样点间的顺序为：苔藓结皮上的蚁丘>苔藓结皮>地衣结皮上的蚁丘>地衣结皮；5）蚂蚁对与土壤有着强烈的影响，蚂蚁年搬运土壤最高可以达到353.4g/y.m2，改变了土壤表面景观，影响着表层土壤和植被的发育，蚁丘数量年变化出现两个高峰1-3月和5-10月，这种变化趋势和风蚀有直接的关系；6）蚁丘的出现降低了土壤凝结水的捕获，增加了土壤风蚀，但是随着蚁丘被完全吹蚀，被蚁丘覆盖的结皮裸露后表现为很大的抗风蚀潜力；7）苔藓结皮的水势和土壤饱和水蒸发的持续时间明显高于蚁巢土壤，苔藓结皮的持水能力明显强于蚁巢土壤。