老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的比较研究

史宝忠

（长治学院 生物科学与技术系，山西 长治 046011）

老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的比较研究

史宝忠

（长治学院 生物科学与技术系，山西 长治 046011）

为探讨老顶山火烧迹地土壤动物群落多样性特征，于2013年4～11月间对老顶山国家森林公园火烧迹地与未火烧林地的土壤动物进行了调查，共捕获土壤动物2558只，其中火烧迹地27类961只，隶属于3门8纲14目21科；未火烧林地33类1597只，隶属于4门10纲19目25科。结果表明：（1）火烧迹地与未火烧林地土壤动物共有类群数是24类，火烧迹地独有类群3类，未火烧林地独有类群9类；（2）火烧迹地的多样性指数峰值在9月，未火烧林地的多样性指数峰值在7月；（3）火烧迹地A/C值约为0.70，而未火烧林地A/C值约为1.02；（4）未火烧林地土壤动物群落个体数与类群数的表聚性特征均优于火烧迹地，7月与9月的表聚性优于4月和11月的表聚性。提示，火烧迹地土壤动物群落恢复到火烧前水平可能需要更长时间。

老顶山；火烧迹地；土壤动物；多样性；季节性变化

土壤动物对土壤的形成和发育、理化性质的变化和有机物的分解起着重要的作用，是巨大的、潜在的可以持续利用的自然资源[1]。目前国内外对森林土壤动物已进行了多方面的研究[2～5]。但对森林火烧迹地土壤动物研究不多[6,7]。长治市老顶山国家级森林公园火烧迹地土壤动物群落多样性未见报道。本文在老顶山国家森林公园根际土壤动物群落多样性初步调查的基础上（史宝忠，2012）[8]，对其火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的季节动态特征进行比较研究，以期为该区森林生态系统的恢复提供基础资料。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究地自然概况

老顶山国家级森林公园（36°10'25''～36° 13'30''N，113°8'48''～113°12'00''E）位于长治市城区东北部3 Km处，山体多为下古生界寒武系、奥陶系石灰岩，主峰老顶海拔1378 m。土壤为山地褐土，土层极薄，内含大量石块，较干旱。该区属中温带半湿润大陆性季风气候，年均气温4.9～10.4℃，年降雨量537.4～656.7 mm（且多集中在秋季），年均无霜期为156.8～181.9 d，年日照时数2418～2616 h[9]。火烧迹地与未火烧林地主要生境条件见表1。

1.2 研究方法

2013年4月、7月、9月和11月（每月中旬），在长治市老顶山国家森林公园内的火烧迹地上（2007年5月8日火灾）选取代表性样地（植被以新植的松柏为主），采用5点式采样，样方面积50 cm× 50 cm，每个样方按照凋落物层、0～5 cm、5～10 cm和10～15 cm分4层采样。同时在同一坡向同一坡度同一海拔高度的未火烧林地（1964年正播营造）设置对照样地，取样方法同前。共采集160个土样，大型土壤动物用手拣法收集，中小型土壤动物用Tullgren法收集。参照尹文英等（1998）《中国土壤动物检索图鉴》[10]、张巍巍等（2011）《中国昆虫生态大图鉴》[11]、李景科等（2014）《中国东北土壤昆虫幼虫分科图谱》[12]在体视显微镜（Motic SMZ–143）和显微镜（Motic BA300）下进行分类和计数，幼虫与成虫分开统计。

表1 火烧迹地与未火烧林地的主要生境条件Tab.1 Habitat characteristics of the burned woodland and the unburned woodland in Laoding Mountain

群落多样性采用以下公式：

2 结果与分析

2.1 老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的类群与数量组成

本次调查共获得土壤动物2558只，其中火烧迹地27类961只，隶属于3门8纲14目21科（表2）；未火烧林地33类1597只，隶属于4门10纲19目25科（表3）。

表2 老顶山国家森林公园火烧迹地不同季节土壤动物群落的类群和数量组成Tab.2 The composition of groups and individuals of soil animal communities in the burned woodland of the National Forest Park of Laoding Mountain in different season

在火烧迹地中，优势类群为甲螨亚目（10.61 %）、等节跳科（14.98%）、棘跳科（11.24%）和蚁科（10.09%）4类，合计占总个体数的46.92%；常见类群为绕线科（3.75%）、前气门亚目（5.72%）、矛线科（3.02%）、蜘蛛目（4.37%）、中气门亚目（7.82%）、鼠妇虫科（4.06%）、卷甲虫科（1.56%）、奇马陆科（1.25%）、地蜈蚣目（1.87%）、球角跳科（8.13%）、大蚊科幼虫（3.02%）和摇蚊科幼虫（1.66%）等12类，合计占总个体数的46.22%；其余11类为稀有类群，占总个体数的6.86%。

注：+++优势类群（个体数占总数的10%以上）；++常见类群（1%–10%）；+稀有类群（1%以下）。表3同

在未火烧林地中，优势类群为甲螨亚目（13.40 %）、等节跳科（11.58%）和棘跳科（10.27%）3类，合计占总个体数的35.25%；常见类群为绕线科（2.07 %）、矛线科（1.25%）、正蚓科（2.25%）、蜘蛛目（1.94 %）、前气门亚目（7.01%）、中气门亚目（8.89%）、鼠妇虫科（3.13%）、卷甲虫科（1.82%）、奇马陆科（1.82%）、地蜈蚣目（1.44%）、球角跳科（6.95%）、蚁科（8.33%）、朽木甲科幼虫（1.38%）、鳃角金龟科成虫（2.19%）、鳃角金龟科幼虫（1.19%）、拟步甲科成虫（1.88%）、麻蝇科幼虫（2.38%）和摇蚊科幼虫（2.07%）等18类，合计占总个体数的57.99 %；稀有类群12类，占总个体数的6.76%。

表3 老顶山国家森林公园未火烧林地土壤动物群落的类群和数量组成Tab.3 The composition of groups and individuals of soil animal communities in unburned woodland of the National Forest Park of Laoding Mountain in different season

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火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的类群和数量组成差异均较大，表现为：（1）火烧迹地总类群数是27类，未火烧林地总类群数是33类，两样地共有类群数是24类，火烧迹地独有的类群是蠓科幼虫、舞虻科幼虫和长足虻科幼虫3类，未火烧林地独有的类群是巴蜗牛科、伪蝎目、副蛱扒科、菱蝗科幼虫、叩甲科幼虫、拟步甲科成虫、箩纹蛾科幼虫、尖尾蝇科幼虫和蚤蝇科幼虫等9类。（2）未火烧林地A/C值约为1.02，符合温带土壤动物的特征；火烧迹地A/C值约为0.70，可能与火烧有关。

2.2 老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的类群和数量的季节动态

由表2和表3可知，火烧迹地土壤动物群落类群数的季节性变化趋势为7月（25类）=9月（25类）＞4月（23类）＞11月（19类）；个体数季节性变化趋势为7月（308只）＞9月（274只）＞4月（223只）＞11月（156只）。未火烧林地土壤动物群落类群数的季节性变化趋势为7月（33类）＞9月（29类）＞4月（27类）＞11月（25类）；个体数季节性变化趋势为9月（605只）＞7月（462只）＞4月（322只）＞11月（208只）。两样地土壤动物群落类群数季节性变化趋势相同，个体数季节性变化趋势略有差异。

两样地相同季节之间和不同季节之间优势类群均不相同。火烧迹地4月的优势类群是甲螨亚目、等节跳科和蚁科3类；7月的优势类群是等节跳科和棘跳科2类；9月的优势类群是等节跳科1类；11月的优势类群是甲螨亚目、等节跳科、棘跳科和蚁科4类。未火烧林地4月的优势类群是甲螨亚目和等节跳科2类；7月和9月的优势类群均为甲螨亚目、等节跳科和棘跳科3类；11月的优势类群是甲螨亚目、中气门亚目、等节跳科和棘跳科4类。

2.3 火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的多样性分析

群落多样性指数是丰富度和均匀性二者的函数，是表征组成群落的种类数（丰度）和种类数量分布（均衡性）的群落特征。老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落多样性的季节动态见表4。从表4可知，火烧迹地中，除4月的均匀性指数E（0.8553）略高于7月（0.8495）外，其余的多样性指数H’、均匀性指数E和丰富度指数DMG均为9月＞7月＞4月＞11月，优势度指数C的变化趋势正好相反，为11月＞4月＞7月＞9月，表明火烧迹地多样性指数峰值在9月。未火烧林地中的情况较复杂，多样性指数H’和丰富度指数DMG均为7月最高、4月次之，9月和11月依次减小；均匀性指数E的变化趋势为4月＞9月＞7月＞11月；优势度指数C的变化趋势为11月＞9月＞7月＞4月，与多样性指数H’和丰富度指数DMG基本相反，表明未火烧林地多样性指数峰值在7月。老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的多样性有明显差异。

表4 火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落多样性季节动态特征Tab.4 Seasonal dynamic characteristics of communities diversity of soil animal in the burned woodland and the unburned woodland

2.4 老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落相似性季节性动态分析

Jacard相似性指数能反映不同生态系统之间土壤动物群落的相似程度，通过计算得出老顶山火烧迹地与未火烧林地相同月份之间与不同月份之间土壤动物群落相似性指数均位于0.50和0.75之间，说明老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落属于中等相似。原因可能是取样点处于火烧迹地与未火烧林地同一坡向、同一坡度、同一海拔高度，具有相同生态条件所致。

2.5 老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的垂直分布特征

老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的个体数与类群数垂直分布特征（图1与图2）表明，其个体数和类群数都有随着土层深度的增加而呈递减的趋势，即具有明显的表聚性。土壤动物群落个体数与类群数垂直分布的季节动态特征（图3和图4）表明，7月与9月的表聚性优于4月和11月的表聚性，且两样地个体数的表聚性均优于类群数的表聚性。

图1 老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落个体数的垂直分布Fig.1 The vertical distribution of individuals of soil animal in the burned woodland and the unburned woodland of Laoding Mountion

图2 老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落类群数的垂直分布Fig.2 The vertical distribution of groups of soil animal in the burned woodland and the unburned woodland of Laoding Mountion

图3 老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落个体数垂直分布的季节变化Fig.3 Seasonal variation of vertical distribution of individuals of soil animal in the burned woodland and the unburned woodland of Laoding Mountion

图4 老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落类群数垂直分布的季节变化Fig.4 Seasonal variation of vertical distribution of groups of soil animal in the burned woodland and the unburned woodland of Laoding Mountion

3 结论与讨论

本次调查共捕获土壤动物2558只，其中火烧迹地27类961只，隶属于3门8纲14目21科；未火烧林地33类1597只，隶属于4门10纲19目25科。两样地共有类群数是24类，火烧迹地独有类群3类，未火烧林地独有类群9类；火烧迹地与未火烧林地相同季节之间以及不同季节之间优势类群均不相同。这些特征都表明老顶山火烧迹地土壤动物群落的类群与数量组成均与未火烧林地有较大的差异。张雪萍等（2006）[5]、相凤武（1998）[13]认为，重度火烧后土壤动物种类和数量恢复到火烧前的水平约需16年时间。老顶山遭遇重大火灾，且该地区土层薄、土壤贫瘠，火烧迹地土壤动物群落恢复到火烧前水平可能需要更长时间。

（2）以往的研究结果表明，A/C值具有地带性规律，温带地区接近1，寒带＜1，热带＞1[14,15]。老顶山未火烧林地A/C值约为1.02，符合温带土壤动物群落的特征；而火烧迹地A/C值约为0.70，可能与火烧后土壤原始基质的理化性质及微气候改变有关[16]。

（3）老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落的多样性受季节影响较大。火烧迹地的多样性指数峰值在9月，未火烧林地的多样性指数峰值在7月。火烧迹地与未火烧林地相同季节之间以及不同季节之间相似性系数均在0.50～0.75之间，为中等相似。可能与在火烧迹地与未火烧林地同一坡向、同一坡度、同一海拔高度取样有关。

（4）老顶山未火烧林地土壤动物群落个体数与类群数的表聚性特征均优于火烧迹地，与多数学者的研究结果一致[17,18]。个体数的表聚性优于类群数的表聚性，7月与9月的表聚性优于4月和11月的表聚性。已有的研究表明，植被结构和土壤理化性质是决定土壤动物垂直分布的相对稳定的因子，而土壤温湿度的季节变化是影响土壤动物垂直分布的主要动态因子[19]。老顶山火烧迹地与未火烧林地土壤动物群落结构的差异既与植被结构的不同有关，又与长治地区夏秋季温暖湿润、冬春季寒冷干燥的气候有关。

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S718.55

A

1673-2014（2017）05-0054-06

长治学院校级课题（201219）

2017—04—21

史宝忠（1966— ），男，山西沁县人，讲师，硕士，主要从事动物学及动物行为生态学教学与研究。

（责任编辑 铁 军）