青海三江源鞘翅目、弹尾目土壤动物群落多样性分析

伍磊,严林,周青平

（1.青海省畜牧兽医科学院,青海西宁 810016；2.青海大学,青海 西宁 810016）

①土壤动物作为生态系统的一个重要组成部分,其在土壤有机质分解、养分循环、改善土壤结构、影响土壤健康和植物演替中起着至关重要的作用。近年来,土壤动物在退化生态系统的恢复与重建中的作用日益成为国内外学者关注的热点[1]。国内已有人对我国亚热带地区、长白山林区和内蒙草原土壤动物做了较详细的研究[2-9],但青藏高原土壤动物的研究资料十分匮乏,仅见吴亚等[10]对青海海北门源县高寒草甸土壤昆虫群落结构及多样性进行了研究。国内外缺少有关青海三江源生态系统土壤动物研究的报道[11]。本研究旨在查清青海三江源主要生态系统中鞘翅目、弹尾目土壤动物的类群及其多样性特征和多样性主要影响因子。

1 调查方法

1.1 样地选择调查了三江源自然保护区4种典型生态系统,设置了8个采样点,调查的每种生态系统选取2个典型的采样点,各调查点概况见表1。

1.2 研究方法研究于2007年8月,于样点随机设置50 cm×50 cm样方3个,作三度一量的测定。从地表向下分为 0～5、5～10、10～20和20～30 cm 4层取土样,手拣法收集大型土壤动物,并随即保存于75%的酒精中。中、小型土壤动物用半径为5 cm且高为5 cm的环刀在上述4层每层各取4个环刀的土样（干、湿法各2个环刀）,分别装入采样袋、做好编号和记录,带回实验室,将采回的土壤动物样品按编号用Tullgren法和Baermann法分离提取中、小型土壤动物[12]。于2008年4月进行土壤有机质、pH 值、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾等营养成分的分析。

表1 4种生态系统及各调查点概况

1.3 数据处理的指数选择采用Shannon-Wiener多样性指数（H′）、Simpson多样性指数（D）、均匀性指数（E）和丰富度指数作为选区的4个生态系统8个样地土壤动物多样性指标。

1.3.1丰富度指数

式中,S为物种种数,N为个体总数。

1.3.2Shannon-Weinner指数

式中,S为类群数,Pi为第i类群占总个体数的比例。

1.3.3Simpson指数

式中,S为类群数,共有N个个体,第i类群有Ni个个体,Pi=Ni/N。

1.3.4均匀性指数

式中,H′max=lnS·E。

1.4 数据处理所有数据先用Excel预处理,多样性指数和生态因子间的相关性用SPSS软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 各调查点的植被类型经调查,4个生境8个样地植被优势种分别为：索加为藏嵩草Kobresia tibetica,隆宝滩为藏嵩草,星星海为赖草Leymus secalinus+肉果草Lancea tibetica,吉马为小嵩草K.pygmaea,窝赛为小嵩草+肉果草-橐吾Ligularia sibirica-火绒草Leontopodium leontopodioides,曲玛河为针茅Stipa aliena+火绒草,囊谦白扎林场为祁连圆柏Sabina przewalskii,玛沁雪山乡为祁连圆柏+青海云杉Picea carassif olia（表2）。

表2 4种生态系统各调查点鞘翅目、弹尾目土壤动物数量分布及植被类型

2.2 鞘翅目、弹尾目土壤动物的群落结构特征在8个调查地中,共捕获弹尾目4科138只,鞘翅目16科131只。从8个调查地不同海拔土壤动物的数量和类群数看,海拔与鞘翅目、弹尾目土壤动物的类群数和数量呈负相关关系（表2）,在同一种生态系统中,海拔与鞘翅目、弹尾目土壤动物类群数和数量呈显著负相关。由于海拔升高导致土温降低和紫外线辐射加强,这都不利于土壤动物的生存。随着土层加深鞘翅目、弹尾目土壤动物数量和种类减少,土壤动物群落结构具有明显的表聚性（图1）。选取的4种生态系统鞘翅目、弹尾目土壤动物类群数由多至少排序为：湿地生态系统＞高原森林生态系统＞高寒草甸生态系统＞高寒荒漠生态系统。4种生态系统土壤动物数量排序为：高原森林生态系统＞高寒草甸生态系统＞湿地生态系统＞高寒荒漠生态系统。

图1 土层对鞘翅目、弹尾目土壤动物数量和类群数的影响

2.3 鞘翅目、弹尾目土壤动物的群落多样性特征被调查的4个生态系统中鞘翅目、弹尾目土壤动物多样性依次为：湿地生态系统＞高原森林生态系统＞高寒草甸生态系统＞高寒荒漠生态系统（表3）。其原因为：森林生态系统有较多的枯落物,生产力高,容纳更多数量的土壤动物；湿地有适应多种土壤动物需要的水分条件,生产力较高,所以多样性高；荒漠生态系统生产力低,水分条件也不好,所以数量和多样性都低。

由于植物为土壤动物提供食物、能改善土壤动物的生存环境,同时适宜植物生长的环境条件也会适宜土壤动物生存,所以鞘翅目、弹尾目土壤动物的群落多样性与植物丰富度呈正相关。土壤动物的生存需要一定的水分条件,在水分条件不足时随着水分增多土壤动物的多样性会增加,但当水分含量过高时,水分越多土壤多样性越低 。本调查的样地隆宝滩就是一个很好的例子,隆宝滩草地属于湿地,土壤生产力高,枯落物的含量也高,但多样性含量很低。这是由于水分含量过高,造成了地下土壤动物呼吸困难,所以水分含量过高不适宜于土壤动物的生存（表3）。

2.4 土壤动物群落多样性与土壤主要生态因子的关系土壤营养物质具有明显的分层现象,随土层增加土壤动物和土壤营养物质呈减少的趋势。三江源自然保护区8种生物群落类型总体土壤全氮、氨态氮、硝态氮和土壤有机质含量较高,这是由于高寒地区温度较低,有机物质难分解所致；pH呈中性或偏碱性；土壤全磷含量较低；氨态和硝态氮和速效钾含量一般（表4）。

三江源自然保护区选取的4个生态系统8个样地中土壤动物群落多样性与土壤营养物质有一定联系,其中土壤动物群落多样性与土壤有机质、全氮、全磷和氨态氮呈正相关,与土壤速效钾和速效磷呈显著正相关,而与土壤pH呈负相关（表 4）。

表3 土壤动物的群落多样性指数、均匀度指数、丰富度指数及植物丰富度指数和土壤含水量

表4 青海三江源8种植被群落中主要土壤营养物质含量分析

土壤动物群落多样性与土壤营养有明显相关性,这是由于土壤动物影响着土壤营养物质的合成和分解,或者说土壤营养物质是土壤动物生存的必要条件。由于三江源地区土壤全磷含量偏低,磷成为影响鞘翅目、弹尾目土壤动物多样性的限制因子,速效钾影响生物代谢,速效钾也成为在恶劣条件下鞘翅目、弹尾目土壤动物多样性的主要限制因子。

3 讨论

青海三江源选取的4种植物群落类型土壤全磷含量偏低,磷成为三江源生物生存的主要限制因子。磷不存在任何形式的气体化合物,是典型的沉积型循环物质。由于三江源地处高原,磷会通过降水溶于水而流向低处,最终沉积于湖海。且三江源的磷无法进行除风化以外的补给,磷的含量会越来越低。

腐殖质为鞘翅目、弹尾目土壤动物的主要食物。一般情况下土壤腐殖质会与土壤动物多样性有很好的相关关系,在青海三江源,腐殖质不易分解,含量一般较高,但其他环境因子条件比较苛刻,所以腐殖质对鞘翅目、弹尾目土壤动物多样性的影响并不显著。

鞘翅目、弹尾目土壤动物的生存需要一定的水分条件：在水分条件不足时,随着水分增多鞘翅目、弹尾目土壤动物的多样性会增加,但当水分含量过高时,水分越多鞘翅目、弹尾目土壤多样性越低。水分含量过高,造成了地下鞘翅目、弹尾目土壤动物呼吸困难,所以水分含量过高不适宜于鞘翅目、弹尾目土壤动物的生存。

4 结论

三江源自然保护区不同生态系统土壤动物以鞘翅目、弹尾目为主要类群。4种生态系统鞘翅目、弹尾目土壤动物类群数排序为：湿地生态系统＞高原森林生态系统＞高寒草甸生态系统＞高寒荒漠生态系统。4种生态系统鞘翅目、弹尾目土壤动物数量排序为：高原森林生态系统＞高寒草甸生态系统＞湿地生态系统＞高寒荒漠生态系统。鞘翅目、弹尾目土壤动物群落结构具有明显的表聚性。4个生态系统中鞘翅目、弹尾目土壤动物多样性由多到少的次序是：湿地生态系统＞高原森林生态系统＞高寒草地生态系统＞高寒荒漠生态系统。土壤营养物质是影响鞘翅目、弹尾目土壤动物群落多样性的主要生态因子,其中土壤全P与速效K含量与鞘翅目、弹尾目土壤动物群落多样性呈显著正相关。

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