松嫩草地与小兴安岭森林土壤动物群落比较研究

王振海，殷秀琴，蒋云峰，付关强，刘 静，郑艳苗

（东北师范大学地理科学学院，吉林省动物资源保护与利用重点实验，吉林 长春130024）

陆地生态系统由地上和地下生态系统两部分组成，两者之间存在密切的相互作用［1］.作为地下生态系统最活跃的组成成分，土壤动物可以直接或间接地对地上植物群落的结构、功能和动态产生反馈调控作用［2－3］；同时，地上植物群落的种类组成与结构变化，必然会导致地下生态系统物质与能量输入的明显不同，从而导致土壤动物群落结构的改变［4］.草原和森林是陆地的主要生态系统，地上植被群落存在明显的差异，必然影响地下土壤生物群落出现不同.以往的学者仅对同一生态系统的不同生境或同一生境干扰前后土壤动物群落特征的异同进行研究，而对于不同生态系统土壤动物的比较研究报道的不多［5－6］.本文对松嫩草地与小兴安岭森林的土壤动物群落进行了比较研究，目的是探讨草原与森林生态系统土壤动物群落的特征与分布差异，以揭示土壤动物的地理分异规律，为生态系统的可持续发展提供科学依据.

1 研究区概况

研究区选在东北师范大学松嫩草地生态研究站和小兴安岭凉水自然保护区.松嫩草地选择羊草群落（A1）、羊草＋虎尾草群落（A2）、虎尾草群落（A3）、碱茅群落（A4）和碱蓬群落（A5）生境；凉水自然保护区选取兴安落叶松林（B1）、云冷杉林（B2）、红松阔叶混交林（B3）、白桦林（B4）、赤杨林（B5）生境.各生境自然概况见表1.

2 研究方法

2.1 土壤动物采集与鉴定

夏季（7—8月）在松嫩草地和凉水自然保护区进行土壤动物取样，松嫩草地每个生境各设4个重复样方，凉水自然保护区每个生境各设3个重复样方.大型土壤动物按面积为50cm×50cm 的样方、中小型土壤动物按10cm×10cm 的样方进行取样；每个样方取凋落物层，地下0～10，10～20，20～30cm 4层，共取土样320个，将每个样方4层样品合在一起进行分析.大型土壤动物在野外手捡取样；中小型土壤动物样品带回室内后采用Tullgren法分离，利用体视显微镜（OLYMPUS SZX16）对土壤动物进行分类鉴定，幼虫和成虫分开统计，一般鉴定到科.

表1 研究区域自然概况

2.2 数据处理

采用Shannon－Wiener 多样性指数（H′）、Pieluo均匀度指数（J）、Simpson优势度指数（C）与Margalef丰富度指数（D）来计算土壤动物群落特征［7］.

采用Canoco for Windows 4.5的对应分析（CA）对土壤动物群落进行排序.统计分析用SPSS18.0软件完成.

3 结果与分析

3.1 土壤动物总体特征

在松嫩草地和小兴安岭森林共获得土壤动物96类，12 002只，隶属4门8纲25目86科.其中在松嫩草地5个不同群落捕获土壤动物62类，4 966只.其中：优势类群为辐螨亚目、蚁科和长蝽科，占总个体数的52.42%；常见类群12类，占个体总数的39.33%；其他为稀有类群.在小兴安岭森林5个不同林型获得土壤动物60类，7 036只.其中：甲螨亚目、线蚓科和节跳虫科为优势类群，占该地区土壤动物总个体数的60.80%；常见类群11类，占个体总数的32.38%；其他类群为稀有类群.优势类群和常见类群的个体数量大，是两研究区土壤动物群落的主体.

3.2 不同生境土壤动物的类群比较

两研究区土壤动物类群组成存在明显的差异（见表2）.优势类群两研究区均为3类，但组成完全不同，松嫩草地土壤动物群落优势类群为蚁科、长蝽科和辐螨亚目，而小兴安岭森林为甲螨亚目、节跳虫科和线蚓科.常见类群松嫩草地为12类，小兴安岭森林为11类，仅革螨亚目和双翅目幼虫2类为两研究区共有的常见类群.稀有类群松嫩草地为53类，小兴安岭森林为50类，共有的稀有类群也仅为19类.

表2 松嫩草地和小兴安岭森林土壤动物优势类群和常见类群组成

续表2

3.3 不同生境土壤动物群落多样性

采用不同的多样性指数对各生境土壤动物群落多样性进行计算，结果（见表3）显示，各个指数在不同生境差别不明显，但是从两研究区土壤动物多样性指数的平均值看，松嫩草地土壤动物多样性和均匀度指数均高于小兴安岭森林，但优势度和丰富度指数却低于小兴安岭森林.

松嫩草地多样性指数和均匀度分别在A3群落和A4群落达到最高，而A2 群落最低；优势度A2最高，A4最低；丰富度A2群落最高而A5最低.类群和个体数A1群落和A2群落高于A3、A4和A5群落.小兴安岭森林多样性指数、均匀度和优势度指数分别在B5、B4和B2群落达到最高，在B3群落最低；而丰富度指数在B5群落最高，B4最低.动物的类群数和个体数分别在B5和B1群落达到最高，而在B4群落中最低.

表3 各生境土壤动物群落的多样性指数

3.4 不同生境土壤动物群落的分布格局

通过对应分析（CA）研究两研究区不同生境土壤动物的分布，可直观反映出环境因素的差异对土壤动物的影响.在对应分析中将权重小于1%的种类去除，排序结果如图1所示.CA 排序的特征值是1.426，4个排序轴的特征值分别是0.657，0.275，0160和0.123.排序轴Axis1 解释了生境和土壤动物类群变化的46.1%，其中前两个排序轴解释了65.4%.从图1可知，排序轴Axis1将森林生境和草地生境分开，排序轴Axis2 将羊草＋虎尾草群落与其他草地生境分开.对应分析的结果表明，土壤动物主要沿排序轴Axis1 分布，不同生境土壤动物的群落组成反映了生境环境条件的差异.5个森林生境土壤动物群落结构接近，而与草地生境相距较远.

图1 土壤动物和生境的对应分析

4 结论与讨论

4.1 结论

在松嫩草地和小兴安岭森林10个生境共获得土壤动物96类、12 002只，隶属4门8纲25目86科.其中松嫩草地获土壤动物62类、4 966只，小兴安岭森林获得土壤动物60类、7 036只，草地和森林土壤动物类群数差别不大，但森林土壤动物个体数更加丰富.对应分析显示，两研究区域由于生境的不同，土壤动物群落组成存在很大差异.松嫩草地5个生境土壤动物组成差异较小，动物类群主要为蚁类、辐螨、半翅目等；小兴安岭5森林个生境土壤动物差异不大，组成相似，主要类群包括弹尾类、蜱螨类、线蚓类等；而土壤动物多样性两研究区差异不明显.

4.2 讨论

土壤动物群落的组成和分布主要受气候、土壤条件以及植被组成和结构影响［8－9］.气候，尤其是温度和湿度对土壤动物影响尤为显著.林英华的研究表明，土壤动物的分布受多种环境因子影响，如年均温、年降水量等，其中年均温对土壤动物的影响最大［10］；González和Seastedt对波多黎各热带干性和湿性雨林土壤动物组成和丰富度的比较研究表明，湿性雨林落叶中土壤动物的密度和多样性都比干性雨林高［11］.松嫩草地和小兴安岭森林同属于中温带地区，但两者相差2个地理纬度，纬度位置直接影响了当地的热量指标，两者年均温相差5.2℃；同时松嫩草原处于半湿润半干旱地区，降水量相对较少，两研究区的气候差异是导致土壤动物群落组成存在差异的一个重要因素.

大量研究表明，土壤动物群落组成与植被状况密切相关的［12－15］.植被结构一方面作为地下生态系统主要物质和能量的来源，通过改变土壤养分含量的空间分布影响土壤动物的种群密度；另一方面则通过改变微气候形成多样化的生境来影响土壤动物的多样性.松嫩草地和小兴安岭森林在植物组成方面存在明显差异，两者土壤中的营养物质也存在差异，从而对土壤动物群落产生重要的影响.对应分析显示，松嫩草地和小兴安岭森林由于生境条件的不同，土壤动物群落组成存在明显差异.小兴安岭森林土壤动物个体数量大于松嫩草地.土壤动物类群组成两者也明显不同，森林生态系统中土壤动物主要类群包括弹尾类、蜱螨类、线蚓类等，而草地生态系统主要为蚁类、辐螨、半翅目等.土壤动物多样性两者却无明显不同.同时，凉水自然保护区5个生境差异不大，而草原生态系统中，碱茅和碱蓬群落土壤动物类群不同于其他3个生境.碱茅和碱蓬群落分布于土壤碱化比较严重的地段，土壤养分含量低，pH 值在9.5以上，植物群落结构简单，只伴生着少数的耐盐碱植物［16］，由于极端的碱化以及贫乏的土壤肥力等环境因子的限制，土壤动物群落个体数量较少，种类组成也比较简单.

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