颍州西湖土壤跳虫群落特征分析

郭玉敏，张云华

(1.阜阳幼儿师范高等专科学校 科学与健康系，安徽 阜阳 236015；2.安徽农业大学 资源与环境学院，安徽 合肥 230036)

弹尾纲动物，俗称跳虫，是一类分布极广的小型至微型节肢动物[1-2]。作为无脊椎动物和中小型土壤动物的典型代表，在各类土壤中普遍存在，具有丰富的种类和庞大的生物量，在环境评价中具有十分重要的地位和独特的优势[3-4]。近年国内许多学者不同类型生态系统的跳虫群落特征进行了研究，谢桐音等研究了山东省无棣县北部的黄河三角洲贝壳堤岛的跳虫群落，认为跳虫的种群结构特征可以作为量化指标，指示其栖息地生境单个生态因子的变化[5]。何振等研究了不同生境土壤跳虫及地表节肢动物群落结构和多样性特征，认为多样化的地表植被和凋落物有利于提高土壤跳虫的多样性，但对地表节肢动物没有显著影响；而油茶人工林不同垦复方式对跳虫群落和地表节肢动物结构及多样性均影响显著[6]。张武等对大兴安岭不同冻土带中小型土壤动物进行了调查研究，发现中小型土壤动物的个体数量和类群数量与有机质和全氮的灰色关联系数大，这两个因子对土壤动物个体数量和类群数量影响较大[7]。李久佳等研究了东北黑土农田跳虫对植物叶片还田的响应，发现叶片添加增加了跳虫数量，但不同的叶片种类和分解时期对跳虫影响不同；叶片分解速率与跳虫数量没有显著的相关性，这可能与跳虫食性有关[8]。刘继亮等研究了干旱荒漠螨类和跳虫对降雨的响应，自然降雨后，干季降雨对红砂和泡泡刺两种灌木丛下的小型节肢动物、螨类和跳虫数量及类群丰富度影响较小，而湿季降雨对两种灌木下螨类和跳虫数量及类群丰富度影响较大[9]。王群等研究了贡嘎山东坡5个不同海拔梯度大尺度变化对土壤跳虫群落的影响，发现土壤跳虫的类群数、密度和Shannon-Wiener指数随海拔升高总体上呈上升趋势，而优势度指数变化趋势相反，二者变化具有显著差异，月份的变化仅对海拔3 200 m土壌跳虫密度有显著影响[10]。杨佩等研究了秸秆覆盖免耕条件下中小型土壤动物的生态分布特征，发现在不同秸秆覆盖率和土壤环境下，中小型土壤动物的季节分布差异明显，全秸秆覆盖与普通玉米田相比，能提供更丰富的生存条件，有效提高了中小型土壤动物的生物多样性[11]。虽然很多学者对不同生态系统的跳虫群落特征有了大量的研究，然而对于湖区生态系统的研究鲜见报道。

本文对颍州西湖不同区域土壤跳虫群落组特征进行研究，旨在揭示西湖土壤跳虫群落组成及其主要影响因素，以期为西湖生态系统保护提供科学依据。

1 实验方法

1.1 采样地自然概况

研究点颍州西湖位于安徽省阜阳市（32°24′～34°5′N,114°52′～116°37′E）。周长 1.5 km，湖面约为5.74 km2，水深1～2 m。气候特点是地处淮北平原的腹地，暖温带南缘，属于暖温带半湿润季风气候区，气候温和，分明，光照充足，日均温大于10℃期间的日照时数为1 474～1 555 h。各月辐射总量和日照时数，一年中出现2个高峰，第一个高峰在5～6月，第二个高峰在8月份。1月平均气温1.7℃，最低气温-14.2℃；7月份平均气温27.7℃,最高温度40.8℃，年平均温度为12.4～15.0℃。雨量适中，年降水量为900 mm，降水天数12月最少，为4.7 d，7月份最多，为12.7 d。颍州西湖土壤类型为黄棕壤，是黄红壤和棕壤之间的过渡型土类，既具有黄壤和红壤富铝化作用的特点，又具有棕壤粘化作用的特点，呈弱酸性，自然肥力比较高。植被是落叶阔叶林，但杂生有常绿阔叶树种。

1.2 研究方法

1.2.1 采样点设置

采样点设置见图1。在设置采样点时,主要考虑了颍州西湖是风景区，平时游人较多，景区内对跳虫的人为干扰太大，所以，在设定时我们尽可能选择人为干扰较少的地方，故样点设置整体是环绕颍州西湖设定，共设定了6个采样点，分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6，其中只有 S1 样点设在景区内的碑林公园，其余5个样点均设在颍州西湖风景区外周，S2位于后水塘湾，S3位于前水塘湾，S2和S3位于路边，平时车辆较多；S4位于孔庄，S5位于梳妆村，S6位于后小庄，S4、S5和S6都是乡村环境，受车辆影响较小，特别是S6，位于整个颍州西湖水域环绕的乡村，最为偏僻，这样的设置能够更准确地反应整个颍州西湖地域跳虫群落的实际状况。

图1 采样点设置

1.2.2 采样时间

对设置在颍州西湖周围的6个采样点,于2017年 10月 1日～7日、2018年 1月 1～3日、2018年4月 1～5日和2018年10月1～3日，分四次采集土壤样品，然后在实验室内，采用Tullgren干漏斗法得到跳虫标本。

1.2.3 标本采集和鉴定方法

因为跳虫在土壤中具体活动的空间一般在土壤深度为15 cm的范围内活动，且跳虫具有表聚性，所以在采样时一般选择获取15 cm深的土壤。为了使采集的样本更具有代表性，在实验过程中，跳虫标本采集采用五点取样法，即在每个采样点取样设定一个面积为100 cm×100 cm方框，在方框的四个角和两条对角线的交点，分别用环刀状采样器进行采样，环刀状采样器的体积为100 mL，高度为 5 cm。采集 0～5 cm、5～10 cm 和10～15 cm深度的土壤样本，倒入写有标签的布袋中，带回实验室，使用Tullgren干漏斗装置，即可将土壤中的跳虫烘烤出来。对得到的土壤样本烘烤后的丰乳瓶在体视镜下进行标本分拣，我们就能够得到不同深度的土壤跳虫标本。将该样点15个土壤样本中的跳虫分别进行处理，即可得到该地跳虫群落分布状况。使用微型昆虫解剖器具、展虫器等工具，对体长约1 mm的跳虫标本在体视显微镜下进行解剖，将跳虫身体分成不同的部分，然后分别进行封片和分类鉴定[12-14]。

1.2.4 分析方法

跳虫群落多度等级划分：个体数占总数10%以上的为优势种，个体数占总数1%～10%的为常见种，个体数占总数1%以下的为稀有类种。

群落结构分析：土壤动物多样性特征主要采用Shannon-Wiener多样性指数H'、Simpson优势度指数C、Margaleff丰富度指数D和Berger-Parker指数来计算[15-17]。

1)Shannon-Wiener指数

其中Pi代表第i类土壤动物的个体数与土壤动物总个体数的比。

2)Simpson指数

其中ni为第i类群个体数，N为群落的总个体数。

3)Margaleff指数

其中S代表土壤动物的总类群数。

4)Berger-Parker指数

其中nmax为个体数最多种类的个体数量。

群落相似性分析：相似性系数用Bray-Curtis系数，公式为Ds=2J/(a′+b′)。式中a′、b′分别为群落A和群落B中所有种的个体数之和，J为A、B两群落中共有中个体数[18-19]。

1.2.5 数据处理

数据采用Excel 2010和BioDiversity Professional Version 2软件进行整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 颍州西湖土壤跳虫群落组成

在颍州西湖6个土壤采样点共采集到跳虫标本1 962只，分别隶属于7个科31属的52种（表1）。其中，优势种(个体数占总数量的10%以上)有2个，所得跳虫标本的个体数量占据总数量的60.49%，分别为：虎斑德跳和水生握角圆跳；常见种(个体数占总数量的1%～10%)有27个，所得跳虫标本的个体数量占据总数量的32.31%，分别为：小原等跳、缘点原等跳、白符跳、南京符跳、八眼符跳、绿等节跳、微小等跳、三刺德跳、细毛德跳、青浦陷等跳、沼生陷等跳、四毛陷等跳、波氏楯等跳、小裔符跳、曹氏拟裸长角跳、灰橄榄长跳、少氏刺齿跳、四刺球角跳、泡角跳属1个未定种、海伦娜球角跳、勃氏奇跳、东方滨棘跳、滨棘跳属1个未定种、白直棘跳、多带针圆跳、圆跳属2个未定种；稀有种(个体数占总数量的1%以下)有14个，所得跳虫标本的个体数量占据总数量的7.2%，分别为：日本德跳、佘山库跳、华东性二型跳、篮似等跳、缺眼四刺跳、无眼裸长角跳、裸长角跳属1个未定种、近似鳞跳、杭州棘跳、小疣跳、拟幼疣跳、疣跳属2个未定种、白附圆跳。

2.2 颍州西湖土壤跳虫群落多样性指数

从表2可以看出，颍州西湖土壤跳虫群落Shannon-Weiner多样性指数在6个采样点中差别不大，其中，采样点S1的多样性指数最高，为

1.555；采样点S6的多样性指数最低，为1.516；所有采样点的多样性指数均超过了1.500。颍州西湖土壤跳虫群落Simpson多样性指数在6个采样点中差别比较大，其中，采样点S5和S6的多样性指数最高，都为0.04；采样点S4的多样性指数最低，为0.032。采样点S1、S2和S3的多样性指数均较低。颍州西湖土壤跳虫群落Margaleff丰富度指数在6个采样点四季中差别比较小，除采样点S3外均超过了20。其中，采样点S1的丰富度指数最高，为20.588；采样点S3的丰富度指数最低，为19.998；采样点S2和S5的多样性指数相同，均为20.261。颍州西湖土壤跳虫群落的Berger-parker优势度指数在6个采样点中均在0.1左右。其中，采样点S2的优势度指数最高，为0.106；采样点S5的优势度指数较高，为0.103；采样点S1的优势度指数最低，为0.07；采样点S6、S3和S4的优势度指数较为相近，相对较低，且S3和S4的优势度指数相同。

表1 颍州西湖跳虫群落组成和数量分布

表2 颍州西湖跳虫群落多样性指数

2.3 颍州西湖土壤跳虫群落的聚类分析

采用布雷-柯蒂斯聚类分析(Bray-Curtis cluster analysis(single link))，对颍州西湖6个采样点土壤跳虫群落之间的相似性进行测定,进一步采用类间平均链锁法进行了聚类分析，并绘制成枝状谱系图。由图2可见，颍州西湖6个采样点土壤跳虫群落之间的相似性较好，均超过了50%。S4样点和S2样点之间的相似性最大，达73.178%；S1样点与S3样点之间为72.366%，S2样点与S6样点之间为70.393%，S5样点与S6样点之间为70.091%，相似性也较高。原因可能是S6样点和S5样点、环境条件最为接近，S4样点和S5样点均为乡村环境，环境条件几乎相同；S2样点与S3样点则同为湖边靠路环境，均受路面车辆等人为因素的干扰。S3样点与S5样点之间的相似程度最小，为64.620%。

3 讨论

图2 颍州西湖土壤跳虫群落的布雷-柯蒂斯聚类分析

跳虫是一类适应性非常强的土壤动物，在任何土壤中均有分布。但是，在研究过程中，发现不同的生境跳虫的种类和数量存在一定的差异，其环境指示作用最为明显。辛未冬研究认为土壤动物密度和类群数与土壤pH呈显著负相关[20]。具体在某一个长期稳定的生态环境中，跳虫群落特征的变化是否与生态系统密切相关？本文从群落组成和数量分布、多样性指数和布雷-柯蒂斯聚类分析几个方面对颍州西湖6个采样点所获数据进行了调查研究，共获土壤跳虫标本1 962只，分别隶属于7个科31属的52种。颍州西湖土壤跳虫群落Shannon-Weiner多样性指数在6个采样点中差别不大，其中，采样点S1的多样性指数最高，为1.555；采样点S6的多样性指数最低，为1.516；所有采样点的多样性指数均超过了1.500。颍州西湖土壤跳虫群落Simpson多样性指数在6个采样点中差别比较大，其中，采样点S5和S6的多样性指数最高，都为0.04；采样点S4的多样性指数最低，为0.032。采样点S1、S2和S3的多样性指数均较低。原因可能是采样点S1、S2和S3均靠近公路，车辆行驶过程中排放的尾气对一些跳虫影响较大，只有个别种类能够适应，很多跳虫不适应则迁移到其他地方。采样点S5和S6则相对偏僻，受游人和车辆的影响较小，加上环绕湖区，湿度较高，比较适宜跳虫生存，故多样性指数较高。颍州西湖土壤跳虫群落Margaleff丰富度指数在6个采样点四季中差别比较小，除采样点S3外均超过了20。原因可能是采样点S2和S5均位于颍州西湖的外缘，环境条件最为接近，距整体水域中心相对最远，湖水形成的湿度对二者的影响几乎相同，环境条件相对比较稳定，形成了比较稳定的动物群落，丰富度指数相对较高。颍州西湖土壤跳虫群落的伯杰-帕克优势度指数在6个采样点中差别不大，均在0.1左右。原因可能是采样点S1位于景区内，每天的游人较多，跳虫群落的优势度受人类活动的干扰较大，特别是游人的践踏；而采样点S6位置最为偏僻，受游人的干扰也最小；采样点S5位置较为偏僻，受游人的干扰也较小；采样点S2、S3和S4游人相对较多，加上车辆的原因，造成跳虫群落的优势度相对较低；所以，从中可以看出，跳虫群落的优势度受人类活动的影响较大，人越多的地方，跳虫群落的优势度就越小，人越少的地方，跳虫群落的优势度就越大。布雷-柯蒂斯聚类分析显示颍州西湖6个采样点土壤跳虫群落之间的相似性较好，均超过了50%，S2样点和S4样点之间的相似性最大。以上结果表明颍州西湖土壤跳虫种类和数量均较丰富，群落结构处于正常状态，在某一个长期稳定的生态环境中，作为重要的指示生物因子，跳虫群落的变化与生态系统密切相关。

4 小结

本文对颍州西湖6个采样点4个时间段土壤跳虫的调查，分析了颍州西湖土壤跳虫群落组成、多样性指数、丰富度指数、相似性及与其相关联各主要影响因素。研究结果表明，颍州西湖土壤跳虫种类、数量较为丰富，作为一种重要的生物指示因子，显示该地区群落结构正常，同时也表明与此相关的生态系统、生态环境是正常的。这在一定程度上要求我们更加重视生态文明建设，认真做好颍州西湖地区生态环境和生态系统的保护，保持生物群落结构的正常和生态系统的稳定平衡，促进人与自然和谐相处、协调发展。