不同土地利用类型大型土壤动物群落结构

高立杰，侯建华，安 哲，马冬雪，高宝嘉

(1.河北农业大学动物科技学院 河北 保定 071000； 2.河北唐山职业技术学院，河北 唐山 064002；3.河北政法职业学院园林系,河北 石家庄 050051)

人类活动通过影响栖息地而影响物种动态，进而影响生物多样性的变化[1-2]。土壤动物作为土壤生态系统中的消费者，在分解有机物、促进物质循环和能量流动中发挥着重要作用，因此，土壤动物被看作是评价土壤质量变化的敏感性指示生物[3]。研究显示，不同土地利用方式对大型土壤动物具有明显的影响[4]，目前，国内有关不同土地利用方式对大型土壤动物影响的研究主要集中在不同农牧业耕作方式[5-12]、不同城市生态环境[13]和自然生态环境以及不同林型[14-16]等方面。河北坝上地区属于典型的内蒙古高原东南缘大尺度森林草原过渡地带[17]，是京津地区重要的水源涵养地和绿色屏障，而对该地区大型土壤动物尚缺乏深入研究。因此，本研究通过对该地区不同土地利用方式土壤动物群落的调查，揭示内蒙古高原东南缘森林草原过渡地带大型土壤动物群落的结构与组成，以期为保护和合理利用土地资源，维持生态系统平衡和保护生物多样性提供科学依据。

1 研究地区与研究方法

1.1自然概况 研究地区位于河北省围场县至内蒙古自治区赤峰市克什克腾旗以及锡林郭勒盟多伦县的接壤处(116°32′～117°33′ E，42°10′～43°18′ N)，为内蒙古高原东南缘与大兴安岭和冀北山地的交汇地带，海拔为1 100～1 400 m。研究区气候由温带大陆性半湿润气候向半干旱气候逐渐过渡，年降水量200～450 mm。本研究选择森林、森林草甸、草甸草原和草原4种不同土地利用类型作为研究对象。

1.2土壤动物采集 在不同土地利用类型中分别设置样点，利用大型土壤动物采集铁丝框(25 cm×25 cm)采集土样，用手捡法拣取大型土壤动物(体长2～20 mm)[18]。为避免动物逃逸，将采集到的土样装入布袋并进行编号，带回实验室进行详细分捡和鉴定[19]。

调查顺序为按森林-森林草甸-草甸草原-草原顺序进行。野外调查时填写调查记录表，记录采集日期、采集时间、天气状况、采集温度和植被分布情况等。

调查时间为春季5-6月，夏季7-8月，秋季9-10月。

1.3分析方法

Shannon-Wiener多样性指数：

H′=-∑PilnPi；

密度-类群指数：

DG=∑(DiCi/Di maxC)；

Pielou均匀度指数：

J=H′/lnS；

Simpson优势度指数：

C=∑(ni/N)2。

式中，Pi=ni/N，ni为每个类群的个体数，N为总的个体数，Di为第i类群个体数，Di max为各群落中第i类群的最大个体数，C为群落的总个数，Ci为第i类群出现的群落个数，S为总物种数，ni为每个类群的个体数，N为个体总数。

数量等级划分：根据原始捕获量占捕获总量的百分比划分为3个数量等级，即优势类群(个体数量大于捕获总量的10.0%以上)、常见类群(个体数量占捕获总量的1.0%～10.0%)和稀有类群(个体数量占捕获总量不足1.0%)。

所有数据均用Microsoft Excel和IBM SPSS Statistics 19软件进行处理。

表1 不同土地利用类型大型土壤动物的组成Table 1 Community composition of large-sized soil animal in different land use types

2 结果与分析

2.1土壤动物群落组成 共采集大型土壤动物2 394只,分属3门8纲22目(类)(表1)。其中，以鞘翅目(14.95%)、柄眼目(14.66%)、小蚓类(14.16%)、弹尾目(12.41%)及膜翅目(10.78%)5类为优势类群；大蚓类、地蜈蚣目、前鳃亚纲、石蜈蚣目、双翅目、同翅目及蜘蛛目7类为常见类群，其数量占总数的29.32%；半翅目等10类群为稀有类群，约占总数的3.71%。

由森林向草原过渡过程中，不同土地利用类型大型土壤动物个体数量和类群数呈递减趋势，而个体数量在草甸草原有升高现象。不同土地利用类型大型土壤动物群落的组成变化较大，其中，森林优势类群有3类，即小蚓类、鞘翅目和柄眼目，捕获率分别为21.77%、15.31%和10.52%；森林草甸优势类群有4类，即柄眼目、小蚓类、鞘翅目和弹尾目，捕获率分别为19.96%、13.49%、12.96%和11.03%；草甸草原优势类群有4类，即膜翅目、弹尾目、柄眼目和鞘翅目，捕获率分别为22.88%、19.28%、19.14%和10.65%；草原优势类群有两类，即鞘翅目和膜翅目，捕获率分别为37.50%和28.57%(表1、图1)。

图1 不同土地利用类型大型土壤动物个体数量与类群数变化规律Fig.1 Number of individuals and groups of large-sized soil animal in different land use types

图2 不同土地利用类型大型土壤动物群落参数变化规律Fig.2 Parameters of large-sized soil animal communities in different land use types

2.2土壤动物群落的多样性 统计结果表明，大型土壤动物类群数和DG指数在不同土地利用类型之间存在显著差异(P<0.05)。森林个体数量显著大于草原，H′值显著大于草甸草原(P<0.05)，J在4个土地利用类型之间无显著差异(P>0.05)。森林具有最高的个体数量、类群数、H′和DG，其次是森林草甸，草原最低，但草原H′显著高于草甸草原(表2)。

由森林向草原过渡过程中，大型土壤动物个体数量和类群数总体呈递减趋势，但个体数量在草甸草原有所升高，H′、J和DG亦呈递减趋势，C则呈递增趋势(表2、图2)。

表2 不同土地利用类型大型土壤动物群落参数比较Table 2 Comparison of large-sized soil animal community in different land use types

3 讨论

大型土壤动物的种类数量组成由于受外界环境条件的影响较大(包括自然地理条件、土壤理化因素等)，地带或地区性差异往往非常显著[20-21]，它们同环境因子间存在相对稳定、密不可分的关系[22]。本研究表明，内蒙古高原东南缘不同土地利用方式对大型土壤动物群落具有较大的影响。坝上森林特殊的林地背景，以及较高的林木覆盖度使其防风固沙功能较强，土壤环境稳定[23]，温湿度适宜，凋落物层存有大量枯枝落叶、腐殖质丰富，为土壤动物提供了丰富的食物和优越的生存环境，故土壤动物的类群数和个体数在4种土地利用方式中最高。森林草甸植物群落比草甸草原和草原复杂，生境异质性明显，所以相对后两者来说其类群数较多，但其个体数量少于草甸草原，这可能与在草甸草原采样时恰好采在蚁窝处而造成某种单一土壤动物个体数量增多有关。草原植被结构最简单、植被覆盖度最低，此外还受季节变化和放牧等因素的影响，导致其土壤动物种类和数量最少。总之，在内蒙古高原东南缘4种不同的土地利用类型中，草原具有最低的土壤动物物种组成和个体数量；在草原向森林逐渐转化过程中，多年生草本植物和乔木覆盖起到了改善土壤结构的作用，因此，土壤动物的种类与数量随之增多。这表明，不同土地利用方式对大型土壤动物群落具有较强的作用力，植被类型、植被结构、季节变化以及人为干扰等因素对土壤动物群落起到关键作用，因此，在合理利用土地、提高土地生产力时应该考虑这些因素的综合效应。

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