不同林分类型下的土壤节肢动物群落的组成与分布

周国娜，袁胜亮，张丽丽

(河北农业大学林学院，河北保定 071000)

土壤节肢动物是土壤生态系统中主要的组成部分，其对土壤的发生发展、枯落物的分解、营养元素循环、微生物的群落组成和活动、土壤环境及土壤肥力的变化等起着重要的影响和指示作用［1，2，3，4］。目前关于土壤节肢动物的研究很多，但主要是针对南方的茶园、热带雨林、热带次生林及松嫩草原的农牧林复合系统中的土壤节肢动物进行了研究［5，6，7，8，9］，但林分类型对土壤节肢动物的影响研究较少。本文以河北省北部塞罕坝坝下地区的森林带为研究对象，对不同林型中土壤节肢动物的群落组成、垂直分布规律及土壤理化性状对土壤节肢动物分布的影响进行了研究，目的是揭示该区域林分类型的差异对土壤节肢动物群落组成及分布的影响，为更好的保护和利用森林土壤生物目的是提供科学依据。

1 样地选择和研究方法

1.1 样地的自然概况

塞罕坝位于河北省最北部，地处北纬 42°02'～42°36'，东经 116°51'～117°39'。海拔在 1300 m ～1700 m之间。本区属于半干旱半湿润气候区，年均气温-1.4℃。年均日照2367.8 h，年均降水量437.8 mm。年均六级以上大风日76d，积雪长达7个月。多为灰色森林土及棕壤。主要成土母质为风积物、残积物、堆积物及冲积物等。塞罕坝生物资源极其丰富，森林覆盖率达66.7%，以寒温性针叶林、落叶阔叶林为主，以落叶松(Larix gmelinii Rupr.)、云杉(PiceameyeriRehd.Et Wils)、山杨(Populus davidiana Dode)、桦木(Betula spp)等为建群种。草甸、草原及灌丛也占很大比重。

1.2 研究方法

研究区设在河北省北部的塞罕坝坝下交错带地区。按照塞罕坝植被类型图、林相图，在森林带选取有代表性的林型，选取樟子松、华北落叶松、山杨桦木混交林三种林分类型。每种生态类型的样地设置三次重复。取样时尽量选在地势平缓，石头较少，避开人为活动比较频繁的地方，一般远离居民点和道路。在不同林型的样地内选取30 m×30 m的样方，在每个样方中按对角线法设置5个取样点，在每个取样点处先去除地上植株部分，然后选取为25 cm×25 cm×15 cm小样方用手捡法采集大型土壤节肢动物;另自上而下分3层(即0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm)，分层用土壤环刀采集土样，所取土样用于干漏斗(Tullgren)法分离提取中、小型土壤节肢动物;并装入塑料袋中，带回实验室，在室内测定土壤酸碱度［5］和土壤含水率;调查的同时测量各个样地的土壤温度。由于土壤节肢动物分类难度大，本文采用大类分类法进行统计［10］。

2 结果与分析

2.1 不同林型下的土壤节肢动物群落的组成特征

不同的林分类型其主要的组成物种、林分结构及林分环境等方面均存在较大的差别，这些因素也会影响土壤的肥力及性质，进而影响土壤节肢动物的类群组成和动态变化。(结果见表1)。

由表1可知，三种林型中土壤节肢动物的个体数量变化规律为:山杨—桦木混交林〉樟子松林〉华北落叶松林。从以上数据可以看出，在山杨—桦木混交林和樟子松林中个体数量差异较小，而华北落叶松林与两者差异显著，其原因一方面可能是华北落叶松林林下植被稀少，未分解的枯枝落叶积存较多有关;另一方面可能是与植物本身的生化组成有关。

从群落的组成来看，不管是群落中的优势类群、常见类群还是稀有类群，均存在较大的差异。优势类群:弹尾目、蜱螨目是三种不同林型的共有的优势类群，蜘蛛目是樟子松林和华北落叶松林两种针叶林的共有优势类群，而膜翅目是山杨—桦木混交林中特有的优势类群，鞘翅目是华北落叶松林中特有的优势类群。常见类群:双翅目是三种不同林型的共有常见类群，膜翅目是针叶林林型中的共有类群，而蜘蛛目是混交林中的常见类群。稀有类群:啮目和地蜈蚣目是樟子松林特有的稀有类群，而鳞翅目是混交林中特有的稀有类群。由此可以看出，针叶林和混交林之间的差异是非常明显的，这可能是因为不同的树种组成对土壤的影响差异较大有关。

2.2 不同林型下的土壤节肢动物群落的空间分布特征

在0～5㎝的土壤中，其受枯落物的影响最大，不仅影响土壤的养分状况，还能影响到土壤的理化性质，同时也是土壤节肢动物分布较多地层次。由表2可知，该层次调查的节肢动物共有327个，分属13目;不同林型的节肢动物个体数变化规律为:山杨—桦木混交林＞樟子松林＞华北落叶松林。从类群组成上看较为相似，但组成结构存在较大差异:樟子松林中，弹尾目所占比例最大;在华北落叶松林中，蜱螨目、弹尾目和蜘蛛目在群落组成中所占比例相似;在山杨—桦木混交林中，以膜翅目、弹尾目和蜱螨目所占比例均较高。可见，在三种不同林型中，该层次的土壤节肢动物群落组成结构存在较大差异。说明在不同林型的表层土壤中，节肢动物的个体数和群落组成结构主均存在较大的变化。

在5～10㎝土壤中，调查的节肢动物共有62个，分属8目;从个体数量上来看，樟子松林和山杨—桦木混交林比较接近，两者与华北落叶松林中的个体数量差异较大;从群落组成结构来看，在三种林型中，均以弹尾目所占比例最大，在樟子松林和山杨—桦木混交林中均以蜱螨目次之，而华北落叶松以鞘翅目、等翅目所占比例较小。

在10～15㎝土壤中，调查的节肢动物共有35个，分属4目;在个体数量上，三种不同林型存在较大差异，其中樟子松林个体数量最多，山杨—桦木混交林次之，华北落叶松林最少。在类群数和群落结构组成上，三种林型比较相似。

由以上分析可以得出:在不同的层次之间，土壤中的节肢动物随着土壤深度的增加，个体数和类群组成均明显较少，说明土壤中的节肢动物具有明显的垂直分层现象，并具有明显的表聚性。在同一土壤层次中，不同的林分类型其土壤节肢动物的数量存在明显差异，并且不同林分类型的群落组成差异较大。说明不同的林分类型营造的土壤环境存在较大的差异。

表1 三种不同林型土壤节肢动物群落类群和数量组成Table 1 Structure and numbers of soil arthropod community of three forest types

表2 三种林型不同层次土壤中节肢动物群落的群落结构的组成Table 2 Structure and composition of different depths soil arthropod community of three forest types

2.3 不同林型下的土壤节肢动物群落结构的影响因素

土壤节肢动物在土体中的垂直分布受土壤物理性质和营养状况的制约［11］。为进一步研究土壤物理性质和节肢动物类群及个体数量之间的关系，采用直线相关分析法对其进行相关性分析，可以看出同一林型不同土壤层次中对其个体数和类群影响较大的因素不同。结果如下表3。

在0～10㎝土层中，樟子松林中土壤湿度对个体数和类群组成的影响最大;华北落叶松林中土壤温度和土壤湿度均呈现高度相关，说明土壤温度和湿度共同影响个体数和类群组成;在山杨—桦木混交林中，土壤湿度与个体数有较高的相关性，土壤湿度和pH值对类群组成具有一定的影响。可见，在同一土壤层次中，不同的林分类型中影响土壤节肢动物的组成和数量的因素不同。

在10～15㎝土层中，樟子松林中土壤温度对个体数的影响最大，而土壤湿度对类群组成影响最大;在华北落叶松林中PH值对个体数和类群组成的影响最大，而在山杨—桦木混交林中土壤湿度对个体数和类群组成的影响最大，说明在不同林型中，随着土壤深度的增加其影响因素存在较大差异。

表3 三种林型土壤物理性质与节肢动物群落个体数和类群数的相关性系数Table 3 Correlation coefficient between physical properties of three forest types and individual，groups of arthropod community

3 结论

3.1 说明林分类型的差异对土壤节肢动物的组成结构和个体数量影响较大。从个体数量上，山杨—桦木混交林〉樟子松林次之〉华北落叶松林。从组成结构上看，蜘蛛目是樟子松林和华北落叶松林两种针叶林的共有优势类群，而膜翅目是山杨—桦木混交林中特有的优势类群，鞘翅目是华北落叶松林中特有的优势类群;膜翅目是针叶林林型中的共有常见类群，而蜘蛛目是混交林中的常见类群;啮目和地蜈蚣目是樟子松林特有的稀有类群，而鳞翅目是混交林中特有的稀有类群。说明不同的林分类型中其组成结构差异明显。

3.2 在空间分布上的变化规律:土壤节肢动物随着土壤深度的增加，个体数和类群数均明显较少，具有明显的垂直分层现象，并具有明显的表聚性。在三种不同林型中均在0～5 cm和5～10 cm两个土层中的变化最为明显，在5～10 cm和10～15 cm之间的变化相对较小。说明不同的林分类型对不同深度的土壤的影响存在一定差异。另外，从三种林分类型来看，樟子松林中土壤节肢动物随土壤深度的加深其变化减小，另两种林分的变化明显大于樟子松林。

3.3 通过研究土壤物理性质和节肢动物类群及个体数之间的相关性分析发现，在0～10㎝土层中:温度和湿度对各林分的节肢动物的影响较大，尤其是华北落叶松林中土壤节肢动物与温度和湿度呈现极显著正相关关系。在10～15㎝土层中，山杨—桦木混交林中土壤节肢动物与湿度呈现极显著正相关关系，华北落叶松林中则与PH值之间呈现显著相关关系。

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［2］ 王振中，张友梅，夏卫生.有机磷农药对土壤动物群落结构的影响研究［J］.生态学报，1996，16(4):357-366

［3］ 查广才，梁来荣，周昌清.苔藓土壤节肢动物群落及其多样性［J］.生态学报，2003，23(6):1057-1062

［4］ John C M and Davide E W.Arhropod regulation of Micro-and mesobiota in below-ground detrital food webs［J］.Ann，Rev，Entomal，1988，33，419-439

［5］ 杨效东，佘宇平，陶 滔，等.云南思茅山区茶园土壤节肢动物群落结构与生境之关系［J］.山地学报.1999，17(2):141-146

［6］ 杨效东，佘宇平，陶滔.思茅茶园土壤节肢动物群落与生境之关系［J］.云南地理环境研究.1998，10(1):26-33

［7］ 杨效东，刘宏茂，沙丽清，等.西双版纳2种热带雨林类型土壤节肢动物群落结构及分布特征［J］.林业科学研究，2002，15(3):343-348

［8］ 杨效东.热带次生林、旱稻种植地和火烧迹地土壤节肢动物群落结构特征及季节变化［J］.生态学报，2003，23(5):883-891

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［10］ 尹文英.中国亚热带土壤动物［M］.北京:科技出版社，1992.75-83

［11］ 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.上海:上海科学技术出版社，1978.145-146，450-452，455，468-469，511-512，524-525