山西省農(nóng)田小型嚙齒動(dòng)物多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系

山西省農(nóng)田小型嚙齒動(dòng)物多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系

動(dòng)物群生態(tài)環(huán)境的重要組成部分是動(dòng)物群落的獨(dú)特生態(tài)組織水平，是反映群落功能的重要指標(biāo)。目前,以嚙齒動(dòng)物為研究對(duì)象探討動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)及其多樣性已有報(bào)道。研究結(jié)果表明,嚙齒動(dòng)物群落多樣性不僅與其生物環(huán)境有密切關(guān)系,而且非生物的環(huán)境異質(zhì)性亦與嚙齒動(dòng)物群落的多樣性具有顯著相關(guān)性。因此,研究嚙齒動(dòng)物群落的多樣性,對(duì)深入了解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、合理利用資源、保護(hù)自然環(huán)境、防治鼠害等都有重要的實(shí)際意義。山西省地處華北西部的黃土高原東翼,境內(nèi)地形復(fù)雜,地形高差懸殊,因而既有緯度地帶性氣候,又有明顯的垂直變化。地形地貌的復(fù)雜多樣,造成該省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的多樣性,使農(nóng)田害鼠群落及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害難以整體掌握。因此,對(duì)山西省不同地區(qū)的農(nóng)田小型嚙齒動(dòng)物的多樣性進(jìn)行研究,探索其與各類(lèi)環(huán)境因子的關(guān)系,可以為制定山西省農(nóng)田小型嚙齒動(dòng)物區(qū)域性綜合治理措施提供主要依據(jù),對(duì)指導(dǎo)該省農(nóng)田害鼠的監(jiān)測(cè)與防控,確保糧食生產(chǎn)安全等具有重要意義。為研究山西省不同地區(qū)農(nóng)田生境復(fù)雜程度對(duì)小型嚙齒動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)及其多樣性的影響,分別在山西省南部的臨汾市隰縣、中部的太原市婁煩縣、北部的忻州市五臺(tái)縣設(shè)立研究區(qū),以掌握各研究區(qū)的自然概況。臨汾市隰縣自然概況:隰縣地跨東經(jīng)110°55′~111°15′,北緯36°30′~36°55′,屬黃土高原殘?jiān)珳羡謪^(qū)。境內(nèi)主要糧食作物有玉米、谷子、高粱、小麥、大豆、馬鈴薯等,經(jīng)濟(jì)作物以蘋(píng)果和金梨為主。該縣主要分布有14種嚙齒動(dòng)物,其中嚙齒目(Rodentia)共12種,分別為松鼠科(Sciuridae)的花鼠(Tamiassibiricus)和巖松鼠(Sciurotamiasdavidianus),鼠科(Muridae)的大林姬鼠(Apodemuspeninsulae)、黑線姬鼠(A.agrarius)、小家鼠(Musmusculus)、北社鼠(Niviventerniviventer)和褐家鼠(Rattusnorvegicus),倉(cāng)鼠科(Cricetidae)的棕背鼠平(Myodesrufocanus)、大倉(cāng)鼠(Tscherskiatriton)、長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠(Cricetuluslongicaudatus)、子午沙鼠(Merionesmeridianus)和中華鼢鼠(Eospalaxfontanieri);兔形目(Lagomorpha)2種,分別為兔科(Leporidae)的蒙古兔(Lepustolai)和鼠兔科(Ochotonidae)的達(dá)烏爾鼠兔(Ochotonadaurica)。本次調(diào)查樣區(qū)設(shè)在隰縣陽(yáng)頭升鄉(xiāng),位于東經(jīng)110°55′,北緯36°38′,海拔1167m。調(diào)查樣區(qū)面積約30hm2。調(diào)查區(qū)內(nèi)的糧食作物有玉米、谷子和馬鈴薯,經(jīng)濟(jì)作物有蘋(píng)果和金梨,兩種作物類(lèi)型各占50%左右。太原市婁煩縣自然概況:婁煩縣地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°31′~112°02′,北緯37°51′~38°13′,整體地貌屬土石山區(qū)。全縣主要糧食作物有玉米、谷子、馬鈴薯、莜麥、大豆、糜黍、高粱等,經(jīng)濟(jì)作物以核桃為主。該縣分布有嚙齒動(dòng)物12種,其中嚙齒目10種,分別為松鼠科的花鼠,鼠科的大林姬鼠、黑線姬鼠、小家鼠、北社鼠和褐家鼠,倉(cāng)鼠科的大倉(cāng)鼠、長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠、子午沙鼠和中華鼢鼠;兔形目2種,分別為兔科的蒙古兔和鼠兔科的達(dá)烏爾鼠兔。本次調(diào)查樣區(qū)設(shè)在婁煩縣天池店鄉(xiāng),位于東經(jīng)111°51′,北緯37°56′,海拔1356m。調(diào)查樣區(qū)面積約30hm2。調(diào)查區(qū)內(nèi)主要為經(jīng)濟(jì)作物核桃,糧食作物所占比例很少。忻州市五臺(tái)縣自然概況:五臺(tái)縣位于山西省東北部,東經(jīng)112°57′~113°50′,北緯38°28′~39°4′45″。屬土石山區(qū)。全縣主要糧食作物為玉米、谷子、糜黍、大豆、馬鈴薯等,經(jīng)濟(jì)林以核桃、花椒、蘋(píng)果為主。該縣的嚙齒動(dòng)物有12種,其中嚙齒目11種,分別為松鼠科的花鼠和巖松鼠,鼠科的大林姬鼠、黑線姬鼠、小家鼠、北社鼠和褐家鼠,倉(cāng)鼠科的棕背鼠平、大倉(cāng)鼠、長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠和中華鼢鼠;兔形目1種,為兔科的蒙古兔。本次調(diào)查樣區(qū)設(shè)在五臺(tái)縣東冶鎮(zhèn),位于東經(jīng)113°09′,北緯38°38′,海拔786m。調(diào)查樣區(qū)面積約20hm2。調(diào)查區(qū)內(nèi)種植糧食作物有玉米、大豆和糜黍。1材料和方法1.1生境復(fù)雜程度李義明等的研究表明,單位面積上較高的物種豐富度,能為哺乳動(dòng)物提供多種食物種類(lèi)和多樣的環(huán)境,一般這種生態(tài)環(huán)境也擁有較高的物種豐富度,因此,調(diào)查研究區(qū)的生境復(fù)雜程度,對(duì)于研究生態(tài)環(huán)境與嚙齒動(dòng)物的數(shù)量配置和多樣性的關(guān)系具有重要意義。本研究選擇不同地區(qū)的農(nóng)田為研究區(qū),植被類(lèi)型單一,土壤均以黃綿土為主。因此,采用調(diào)查期內(nèi)7月中旬的植被異質(zhì)性指數(shù)(landscapeheterogeneityindex)來(lái)判定研究區(qū)的生境復(fù)雜程度:其中,HT為植被異質(zhì)性指數(shù),Hi為某一景觀在景觀中的面積比例。1.2糧食區(qū)放線鼠害調(diào)查分別于2008年3-11月在隰縣經(jīng)濟(jì)作物(糧食作物)套作區(qū)、2009年3-11月在婁煩縣經(jīng)濟(jì)作物區(qū)、2012年3-11月在五臺(tái)縣糧食作物區(qū)進(jìn)行調(diào)查。用大號(hào)捕鼠夾捕鼠,當(dāng)天傍晚直線放置鼠夾,次日傍晚收回。夾距5m,行距>20m,以新鮮生花生米作誘餌,每月至少夾捕調(diào)查1次,每次調(diào)查布夾數(shù)≥300夾。記錄各種嚙齒動(dòng)物的體重、體長(zhǎng)、尾長(zhǎng)、后足長(zhǎng)、耳長(zhǎng)、繁殖情況等,并計(jì)算不同月份各種嚙齒動(dòng)物的捕獲率。1.3生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的確定采用SPSS18.0軟件,分別計(jì)算各研究區(qū)小型嚙齒動(dòng)物的物種豐富度指數(shù)(R)、多樣性指數(shù)(H′)、均勻度指數(shù)(J′)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(D),來(lái)描述各研究區(qū)小型嚙齒動(dòng)物的物種組成和數(shù)量。使用SPSS18.0軟件中的Pearson法,對(duì)各研究區(qū)農(nóng)田小型嚙齒動(dòng)物的捕獲率和物種多樣性水平分別與植被異質(zhì)性指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。Shannon-Wiener指數(shù)(H′):H′=-∑PilnPiSimpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(D):D=∑(Pi)2式中,S為物種數(shù),Pi=ni/N;ni為種i的個(gè)體數(shù),N為樣本總個(gè)體數(shù)。2結(jié)果2.1糧食套作區(qū)植被異質(zhì)性指數(shù)對(duì)3個(gè)研究區(qū)的生境復(fù)雜程度進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果顯示,婁煩縣經(jīng)濟(jì)作物區(qū)植被異質(zhì)性指數(shù)最高,為1.2529,其次是隰縣經(jīng)濟(jì)作物(糧食作物)套作區(qū),為1.2137,而五臺(tái)縣糧食作物區(qū)的植被異質(zhì)性指數(shù)最低,僅為0.4460(表1)。說(shuō)明婁煩縣經(jīng)濟(jì)作物區(qū)生境復(fù)雜程度最高,隰縣經(jīng)濟(jì)作物(糧食作物)套作區(qū)次之,五臺(tái)縣糧食作物區(qū)最低。2.2鼠類(lèi)的分布調(diào)查結(jié)果顯示,婁煩縣經(jīng)濟(jì)作物區(qū)的捕獲率最高,達(dá)到5.97%,五臺(tái)縣糧食作物區(qū)為4.57%,隰縣經(jīng)濟(jì)作物(糧食作物)套作區(qū)捕獲率最低為4.30%。在物種組成方面,隰縣經(jīng)濟(jì)作物(糧食作物)套作區(qū)分布有嚙齒動(dòng)物8種,其中北社鼠的個(gè)體數(shù)量最高,達(dá)35.58%,其捕獲率為1.53%;北社鼠、長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠和大倉(cāng)鼠為該研究區(qū)優(yōu)勢(shì)種,子午沙鼠、大林姬鼠和褐家鼠為常見(jiàn)種,而黑線姬鼠和小家鼠個(gè)體數(shù)量極少,為當(dāng)?shù)叵∮蟹N。婁煩縣經(jīng)濟(jì)作物區(qū)分布有小型嚙齒動(dòng)物8種,該區(qū)個(gè)體數(shù)量最高的是達(dá)烏爾鼠兔,為35.44%,捕獲率為2.12%;該區(qū)優(yōu)勢(shì)種為達(dá)烏爾鼠兔和北社鼠,子午沙鼠、花鼠、長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠、大林姬鼠和大倉(cāng)鼠為常見(jiàn)種,黑線姬鼠為稀有種。五臺(tái)縣糧食作物區(qū)只分布有小型嚙齒動(dòng)物5種,該區(qū)優(yōu)勢(shì)種長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠的個(gè)體數(shù)量所占比率高達(dá)77.12%(捕獲率達(dá)到3.52%),明顯高于該區(qū)另一優(yōu)勢(shì)種大林姬鼠(11.11%),北社鼠、黑線姬鼠、小家鼠為常見(jiàn)種(表2)。2.4農(nóng)田小型共享學(xué)習(xí)植被異質(zhì)性指數(shù)與植被異質(zhì)性指數(shù)的關(guān)系把各研究區(qū)的每個(gè)生態(tài)學(xué)變量進(jìn)行匯總并進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果顯示(表4),研究區(qū)農(nóng)田小型嚙齒動(dòng)物的R及H′與該區(qū)的植被異質(zhì)性指數(shù)呈顯著正相關(guān),而其D與植被異質(zhì)性指數(shù)呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系;研究區(qū)的物種D還與該區(qū)的物種R和H′呈顯著負(fù)相關(guān),但物種H′與J′之間呈顯著正相關(guān);其他各生態(tài)學(xué)變量之間的相關(guān)關(guān)系不顯著。3植被異質(zhì)性與小型共享的關(guān)系山西省境內(nèi)地形多樣,高差懸殊,使其農(nóng)業(yè)生態(tài)類(lèi)型較為復(fù)雜,對(duì)農(nóng)業(yè)造成嚴(yán)重威脅的小型嚙齒動(dòng)物群落也復(fù)雜多樣。因此,對(duì)山西省農(nóng)田小型嚙齒動(dòng)物的多樣性進(jìn)行研究十分必要。本研究對(duì)山西省3個(gè)地區(qū)不同生態(tài)類(lèi)型農(nóng)田的小型嚙齒動(dòng)物多樣性進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果表明:在山西省南部的經(jīng)濟(jì)作物(糧食作物)套作區(qū),形成了北社鼠+長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠+大倉(cāng)鼠的嚙齒動(dòng)物群落;在中部的經(jīng)濟(jì)作物區(qū),其嚙齒動(dòng)物群落則以達(dá)烏爾鼠兔+北社鼠為優(yōu)勢(shì)種群;在北部的糧食作物區(qū),形成了長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠+大林姬鼠(長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠占絕對(duì)優(yōu)勢(shì))的嚙齒動(dòng)物群落。這不僅與嚙齒動(dòng)物的生態(tài)學(xué)特征有關(guān),也可說(shuō)明緯度對(duì)嚙齒動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)有一定調(diào)節(jié)作用。棲息環(huán)境的復(fù)雜程度,說(shuō)明了植被結(jié)構(gòu)、食物豐富度、蔭蔽度等生物因子的多樣程度,而這些生物因子又進(jìn)而影響到嚙齒動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)。已有相關(guān)文獻(xiàn)表明,植被的異質(zhì)性是影響小型嚙齒動(dòng)物群落豐富度和多樣性的關(guān)鍵因子[3,14,15,16,17,18,19],不同種的嚙齒動(dòng)物通過(guò)取食行為的差異減弱資源利用競(jìng)爭(zhēng)的壓力,進(jìn)而增加共存的可能性。也有研究證實(shí)小型嚙齒動(dòng)物對(duì)棲息地的選擇與其自身生態(tài)學(xué)特征有關(guān)。本研究結(jié)果表明,農(nóng)田小型嚙齒動(dòng)物的R及H′與植被異質(zhì)性指數(shù)呈顯著正相關(guān),與上述觀點(diǎn)相一致。在隰縣經(jīng)濟(jì)作物(糧食作物)套作區(qū),食物類(lèi)型(主要為水果和糧食作物)的多樣性水平為小型嚙齒動(dòng)物的生存提供了多樣的食物來(lái)源,而植被的異質(zhì)性也為其提供了不同的棲息環(huán)境,因此,該區(qū)的物種H′(1.5769)較高,且構(gòu)成了北社鼠(攀援性較強(qiáng),以水果為主要食物)+長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠(以糧食作物為主要食物來(lái)源)的嚙齒動(dòng)物群落。在婁煩縣經(jīng)濟(jì)作物區(qū),植被蓋度和植被異質(zhì)性指數(shù)都較高,導(dǎo)致該區(qū)的物種H′(1.6793)略高于隰縣經(jīng)濟(jì)作物(糧食作物)套作區(qū)。該區(qū)優(yōu)勢(shì)種(為達(dá)烏爾鼠兔+北社鼠)的不同,主要是由于植被類(lèi)型與隰縣地區(qū)的差異:該區(qū)農(nóng)田雜草蓋度為35%,經(jīng)濟(jì)作物蓋度為55%,為北社鼠和達(dá)烏爾鼠兔(以蒿類(lèi)植物為主要食物)提供了豐富的食物來(lái)源。在五臺(tái)縣糧食作物區(qū),地表植被稀疏,植被異質(zhì)性指數(shù)只有0.4460,不利于地面小型嚙齒動(dòng)物的共存,加劇了小型嚙齒動(dòng)物的單一化,使其物種豐富度和多樣性都很低,也使該區(qū)的D(0.6135)明顯高于其他2個(gè)研究區(qū),因此,在五臺(tái)縣糧食作物區(qū),形成了主要危害糧食作物的長(zhǎng)尾倉(cāng)鼠和大林姬鼠為優(yōu)勢(shì)種的嚙齒動(dòng)物群落。這也是本研究中植被異質(zhì)性指數(shù)與物種D呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系的原因。而本區(qū)大林姬鼠(主要棲息在林區(qū)和灌叢)危害糧食作物的原因還有待進(jìn)一步查明。在山西省農(nóng)田,小型嚙齒動(dòng)物的捕獲率及J′與植被異質(zhì)性指數(shù)的相關(guān)性不顯著,可能是由于植被的復(fù)雜程度使地面小型嚙齒動(dòng)物的食物來(lái)源趨于多樣,適合多種嚙齒動(dòng)物的生存,但地面小型嚙齒動(dòng)物的J′可能主要與各植被類(lèi)型蓋度的均勻程度有關(guān),而嚙齒動(dòng)物群落的密度主要取決于其食物來(lái)源的總生物量。本研究婁煩縣植被的蓋度要高于其他2個(gè)區(qū),為該區(qū)的地面小型嚙齒動(dòng)物提供了豐富的食物來(lái)源,因此該區(qū)地面小型嚙齒動(dòng)物的捕獲率要高于其他研究區(qū)。嚙齒動(dòng)物的多樣性還與氣候、生境變化、種間競(jìng)爭(zhēng)、人為干擾等因素有關(guān),因此,掌握各種因子對(duì)嚙齒動(dòng)物多樣性的影響,確定山西省農(nóng)田地面小型嚙齒動(dòng)物多樣性的變動(dòng)規(guī)律,還有待于進(jìn)一步的深入研究。均勻度指數(shù)(J′):J′=H′S2.3警察