渭南苹果园春季土壤动物多样性研究

丁昌萍,申 健,杨美霞

(陕西省动物研究所,陕西 西安 710000)

土壤是各种生物、不同地质与气候互相影响的产物，是所有陆生生物的载体，也是人们进行活动的物质基础。土壤动物是在土壤中度过一段时间并在一定程度上对土壤产生影响的动物。可以作为生态监测指标，在分解有机物、改善土壤结构和肥力，利用土壤动物多样性反映生态系统健康状况方面发挥重要作用。土壤动物包括许多不同的群体，它们的体形和大小不同，可分为：大型土壤动物，体长2～20 mm，如甲虫、蚯蚓等；中小型土壤动物，体长0.2～2 mm，如伪蝎、跳虫等；微型土壤动物，体长小于0.2 mm，如线虫[1]。

苹果已在中国种植了二千多年。19世纪中叶，欧洲苹果进入中国，首先在山东烟台栽植，而后引进青岛、辽宁和大连，逐渐发展为国民经济种植，逐步取代中国品种[2]。苹果可以适应大部分气候，南北纬35°～50°是苹果生长的最佳选择。陕西省渭南市白水县气候、土壤和地理位置与生产优质苹果的生态环境完全一致，被列为陕西和中国苹果生产基地，有着“中国苹果之乡”的美称，“白水”苹果已被确定为陕西省驰名品牌[3]。

近年来许多学者对苹果园区的土壤动物进行了研究。如刘长海等[4]对洛川苹果园春季大型土壤动物群落结构与多样性分析进行了研究，发现苹果园土壤动物数量整体遵循随土壤层加深而递减的趋势，契合土壤动物的分布规律。刘长海等[5]又以山地苹果园大型土壤动物与土壤因子为对象,分析了土壤动物对土壤因子的响应特征。结果表明土壤动物与土壤因子的关系具有明显的季节变化特征，大型土壤动物的数量与土壤含水量呈正比例关系,而与pH呈反比例关系的结论。刘佩杭[6]通过对不同树龄苹果根际土壤线虫与微生物多样性的研究，得出随着苹果树龄的增加，土壤微生物总量呈下降趋势的结论。

目前渭南市苹果产业发展迅速，但对渭南地区苹果园土壤动物多样性研究较少，笔者研究试图对渭南市春季苹果园土壤动物多样性进行调查研究，研究结果可为了解渭南地区苹果园土壤动物提供第一手资料。

1 研究区概况

渭南市位于陕西省东部、沿陇海铁路，东至黄河，西临西安，南临秦岭，它与北部的延安相邻，中部是秦川最广阔的地区，是中华民族发源地之一。素有“三秦路，八省通衢”之称[7]。渭南气候适宜、光照充足、土壤肥沃，其天然的地理位置与生产优质苹果的生态环境一致。此次调查是在渭南市临渭区三张镇韩家村的果园来进行土壤动物多样性的标本采集。韩家村地处渭南市临渭区的南塬上，距离渭南市中心10 km，位于北纬34°26′，东经109°28′。

2 研究方法

2.1 样品采集

样地设置于渭南市临渭区三张镇韩家村的一片苹果园内，选择4月中旬天气晴朗的一天进行土壤样品和土壤动物采集。

2.1.1 大型土壤动物的采集——手捡法 手检法主要是采集蜈蚣、蚯蚓、蚂蚁、鼠妇、蜗牛、马陆、蜘蛛及某些昆虫。采集方法如下。

在三个50 cm*50 cm的样方中，利用铲子依次挖出0～5 cm深、5～10 cm深、10～15 cm深的土壤，用镊子拣出其中的土壤动物。拣出肉眼可见的土壤动物，将其放入对应的收集瓶中，标签标识。除蚯蚓外，其他动物用75%乙醇溶液保存，带回实验室待鉴定。

2.1.2 中小型土壤动物的采集 采用室内干漏斗(Tullgren)主要采集蚂蚁、螨类、跳虫、线虫、小型蜘蛛、线蚓、小型多足类等。

在取样区随机选取采样点，拣去采样点上面的枯叶，在三个样方的土壤垂直剖面上打入圆形土壤取样器,自上而下分0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm共三层依次取样。逐个挖出取样器，将每个取样器内的土壤分别装入对应的采集袋内，做好相应标记，带回实验室待鉴定。

2.2 环境参数的测定

2.2.1 土壤温度 采用地温计来进行测定。将3支长度不同的地温计插进土壤里面,长度分别为5 cm、10 cm和15 cm。1支水平放置在样方附近，间隔30 min，读取并记录显示的温度数字。

表1 苹果园土壤温度

2.2.2 土壤含水量 土壤含水量采用烘干法测定。将采集袋中的0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm的土样盛放在己知铝盘中，分别放进电热恒温烘箱中，烘土时间为1 h，每隔20 min拿镊子翻搅一下，1 h后观察土的颜色，直至烘干取出，放置实验台冷却10 min，分别称重，并记录下数据，测定结果见表2。

表2 土壤含水量

根据实验数据分析苹果园土壤含水率大约为18.81%。了解渭南市春季苹果园土壤的实际含水状况，以便适时进行果园灌溉、排水，以确保苹果的正常生长。

2.2.3 土壤pH的测定 用烘干机将土壤烘干以后，进行土壤pH值的测定。将不同土壤层的土样分别放入已知质量的铝盘中，在触摸屏电子天平上称取5 g，量取12.5 mL的蒸馏水，依照比例配置，搅拌至乳状，放置澄清后，pH试纸进行测定，pH颜色图则用于确定土壤pH值并记录数据。

表3 不同土壤层的pH

苹果生长最适pH为7～8，该研究样地土壤酸碱度适宜苹果生长。研究土壤的pH值可以了解苹果园的土壤营养状况，并做出合理的改善，实现苹果的高产优产。

2.3 样品室内鉴定

对照参考尹文英[8]的《中国土壤动物检索图鉴》，并记录统计数据。

2.4 数据处理及分析方法

采用Pielou均匀性指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数对土壤动物进行多样性分析[9]：

(1)Shannon-Wiener多样性指数：

Pi=ni/N，ni为该区内第i个类群的个体数量；N为该样区内所有类群的个体总量。

(2)Pielou均匀度指数：E=H/ln S

S为样区内类群数

λ为Simpson优势度指数。

3 结果及分析

3.1 渭南苹果园大型土壤动物的种类及数量

苹果园样地大型土壤动物共捕获36只，占土壤动物全捕量的45%，分属于3门(节肢动物门、环节动物门和软体动物门)6纲(腹足纲、昆虫纲、倍足纲、唇足纲、环带纲、蛛形纲)7目(等足目、蜘蛛目、单向蚓目、鞘翅目、蜈蚣目、柄眼目、膜翅目)。在垂直分布上，大型土壤动物的数量及种类随着土层的加深发生变化见表4。

由表4可知，随着土壤层次的不断加深，大型土壤动物的数目和类型大幅度减少。在0～5cm土层中大型土壤动物共18只，分属于6目；5～10cm土层中，大型土壤动物数目为11只，分属于3目；10～15cm土层中，大型土壤动物有7只，动物类群的数目最少，仅有2目。

表4 渭南市苹果园大型土壤动物垂直分布

由图1可知，大型土壤动物优势群为单向蚓目，占大型土壤动物总捕获量的30.56%；蜈蚣目和蜘蛛目数量最少，都只占大型土壤动物总捕获量的2.78%。

3.2 渭南苹果园中小型土壤动物的种类及数量

苹果园样地中小型土壤动物共获44只，占土壤动物总捕获量的55%，属于3门(线虫动物门、环节动物门、节肢动物门)6纲(寡毛纲、昆虫纲、线虫纲、蛛形纲、内口纲、蛛形纲)9目(蜘蛛目、鞘翅目、半翅目、尾感器目、弹尾目、膜翅目、拟蝎目、双翅目、蜱螨目)。在垂直分布上，中小型土壤动物的数量及种类随着土层的加深发生变化见表5。

表5 渭南市苹果园中小型土壤动物垂直分布类别

由表5可知，0～5cm土层中小型土壤动物共捕获28只，分属于8目；5～10 cm土层中，中小型土壤动物数目为14只，分属于5目；10～15 cm土层中，中小型土壤动物有2只，动物类群的数目最少，仅有1类蜘蛛目。随着土壤层次的不断加深，中小型土壤动物的数目及种类也大幅度地减少。

由图2可知，中小型土壤动物的优势类群为蜱螨类，占中小型土壤动物总量的20.54%。姬蚯蚓目、蜘蛛目数目最少，都仅占分离出的中小型土壤动物总量的4.54%。

3.3 苹果园土壤动物多样性和均匀度指数

分别统计了大型土壤动物和中小型土壤动物的类群数和个体数，并对其多样性指数和均匀度指数进行了计算，结果见表6。

表6 渭南苹果园土壤动物的多样性和均匀度指数

由表6可知，两种类型土壤动物的各项指数存在着明显差异。中小型土壤动物比大型土壤动物拥有更多的群体和个体；大型土壤动物群落的多样性、均匀度指数均低于中小型土壤动物，而大型土壤动物的优势度指数大于中小型土壤动物。大型土壤动物的优势类群为单向蚓目，中小型土壤动物中蜱螨目是优势类群。

3.4 苹果园土壤动物垂直分布

对苹果园土壤动物的垂直分布进行了统计，结果见图3和表7。

由图3和表7可知，不同土壤层次中土壤动物的数量存在很大差异，即随着土层的不断深入，土壤动物数量在大幅地减少。土壤的含水率也在不断地降低，但土壤pH值在逐步地增高。

表7 苹果园土壤动物垂直分布

4 结论与讨论

根据对环境参数的测定可知，笔者实验中苹果园0～15 cm的土壤之间温度为14～26℃，符合苹果树对于土壤温度的要求；苹果园土壤含水率大约为18.81%，土壤pH值在7～7.5之间，适宜苹果树生长。春季渭南市苹果园样地大型、中小型土壤动物皆呈现垂直分布，样地中0～5 cm土层的土壤动物最多(46只)，占土壤动物总量的57.5%；其次为5～10 cm土层的土壤动物(25只)，占据土壤中总动物个体数的31.25%；10～15 cm的土壤中土壤动物分布最少(9只),仅占土壤动物总数的11.25%，具有明显的表层聚集特征。土壤的温度、pH值和土壤含水量以及养分含量变化等因素可能是土壤动物垂直分布的主要原因。在一定的空间内，土壤温度升高，有利于动物的生存和繁殖。土壤孔隙度减少，土壤含水量降低，土壤动物栖息密度降低，不利于土壤动物的生命繁殖。因此，深层土壤动物数量低于土壤表面的数量。

据多样性指数、优势度指数、均匀度指数的计算结果，样地中两种类型土壤动物多样指数差异明显。大型土壤动物群落的多样性和均匀度指数均低于中小型土壤动物群落，土壤动物多样性指数与其均匀度指数成正比例关系，这表明该苹果园定期翻新土壤，大型土壤动物类群结构受到破坏；而大型土壤动物的优势度指数大于中小型土壤动物的，土壤动物群落的多样性指数和优势度指数成反比例关系，这表明该苹果园土壤疏松，肥力高，有利于苹果树的生长。

土壤动物在土壤中生长，它在一定程度上反映出土壤的养分状况。大型土壤动物的主要群体是蚯蚓类，占大型土壤动物捕捉量的30.56%。蚯蚓在土壤中以动植物残骸为食，常在地里钻洞，可使土壤疏松，使水分和肥料容易进入，提高土壤肥力，促进农业生产。它被称为“生态系统的工程师”，它通过挖洞、取食、分泌粘液和排泄蚯蚓粪来调节生态系统中微生物的数量和活性[10]。因此只有充分掌握土壤的含水率、pH值、保护土壤动物的多样性，才能提高苹果的产量和质量。