粪甲虫对绢蒿荒漠放牧家畜粪便内种子的二次传播

Seriphidium semidesert is major spring and autumn pasture in Xinjiang, high intensity grazing caused livestock dung emission and carrying a large number of seeds in dung. Dung beetles are regarded as important vector of seed secondary dispersal in livestock manure, and determining the species composition of plant communities and the small scale spatial structure of pasture landscape. This research project focus on Seriphidium semidesert and ecological function of dung beetles, to identify amount and diversity of dung beetles firstly according to field investigation. On the basis of the above content, through filed control experiments clarify the mode of useing livestock manure and characteristic of seed secondary dispersal of the different functional dung beetles. Further investigate selective microenvironment characteristic and pot experiment is conducted to observe difference of germination, seedling growth and survival condition of seeds, and reveal seed secondary dispersal of dung beetles and its influence on the grassland plant diversity and small scale landscape features. The project can greatly improve the research content about releationship between plants and dung beetles in theoretically, and can provide basis for grazing utilization management and recovery of Seriphidium semidesert grassland.

绢蒿荒漠是新疆主要的春秋季放牧地，高强度的季节性放牧造成了携带大量种子的粪便排放，而粪甲虫会通过利用粪便对其中的种子进行二次传播，并能对草地植物多样性和小尺度景观特征造成深远影响。本项目以新疆广泛分布的绢蒿荒漠草地放牧家畜粪便和食粪甲虫为研究对象，首先在野外进行粪甲虫种类和数量特征调查，采集粪甲虫标本进行种类鉴定和物种多样性特征分析；以上述内容为基础，通过野外控制试验阐明不同功能群粪甲虫对粪便处理方式和粪便内种子的二次传播时空特征；进一步明确粪甲虫严格选择微环境条件的二次传播过程对种子的萌发、幼苗存活以及定居产生的影响，并从草地物种多样性和小尺度的景观特征上探讨二次传播对草地状态的影响。本项目在理论上可以丰富草地生态系统中植物动物之间相互关系的生态学研究内容，揭示植物种子小尺度传播与粪甲虫之间的关系，在实践上可为该类草地的放牧管理和退化恢复提供理论支持。

绢蒿荒漠草地一直以来是畜牧业放牧的重要春秋牧场，承担着两季的放牧压力。绢蒿荒漠草地植物除了受植物本身种子传播方式的影响外，还可通过放牧家畜采食种子并通过粪便排泄进行种子传播。然而，不同粪甲虫对粪便的处理方式以及粪便内种子的二次传播时空特征仍不清楚。因此，本项目在野外进行粪甲虫的种类和数量特征调查，采集粪甲虫标本进行种类鉴定和物种多样性特征分析，并通过野外控制试验阐明不同功能群粪甲虫对粪便处理方式和粪便内种子的二次传播时空特征。研究成果对进一步明确粪甲虫对绢蒿荒漠中粪便中种子的传播具有重要的意义。取得的主要研究结果：（1）在石河子紫泥泉典型绢蒿荒漠放牧地牛粪中采集到食粪甲虫14797头。其中捕获的金龟子分属3科19种，蜉金龟科10种、金龟科8种、粪金龟科1种。6月物种丰富度最高，优势种为红亮蜉金龟。10月个体数量最多，优势种为直蜉金龟。（2）春季的粪甲虫种类显著高于秋季，秋季的粪甲虫数量显著高于春季。春季粪便的水分、全碳、全氮、全磷分解主要集中在0~29 h。（3）不同开口的网笼有效阻止了相应生态功能类群粪甲虫的进驻，随着粪甲虫生态功能类群的增加，粪便分解速度加快，无网笼状态下的粪便分解速度显著高于其它处理。（4）有粪甲虫活动的粪便随着分解时间的延长ADF、NDF、全碳、全氮和全磷降解率逐渐升高。有粪甲虫活动的粪便养分降解率、土壤养分含量均高于无粪甲虫活动的。（5）金龟子对粪便中种子的分配与种子大小有关。80%左右的种子模拟物被埋藏在水平距离20 cm以内及范围0-10 cm的土壤深度中。有20%的种子模拟物被粪甲虫埋藏到10 cm以下或移动到水平范围20 cm以外。