世纪公园周边春季不同植被大型土壤动物多样性研究※

●刘 傲 赵新康 周 鑫 卢慧翠（青岛农业大学园林与林学院 山东 青岛 266109）

大型土壤动物是生态系统物质循环的重要消费者，在生态系统中起重要作用，不仅可以积极同化各类有用物质用于供养自身，其排泄产物还可改造环境。其还能对地表的枯枝落叶、倒地的树木及动物尸体、粪便等进行分解[1]。此外，大型土壤动物还能够改善土壤理化性质，加速土壤中的无机元素向有机物的转化。土壤动物作为地下食物链的重要组成部分，隶属于不同功能群[2]，在维持陆地生态系统碳氮循环等方面发挥着重要作用[3]。随着所处环境的变化，大型土壤动物的物种组成、密度结构也随之改变。因此可利用大型土壤动物的这些特点进行环境监测，为环境质量评估提供参考[4]。

研究表明，营造混交林可以提高林下植被多样性，改善土壤环境，改变凋落物的物理和化学组成，增加土壤动物多样性[5]，与阔叶林和针叶林相比有明显优势。目前，关于植被类型对大型土壤动物组成和多样性的研究逐渐增多，但对受人为干扰较强的城市生态系统的研究较少。本文通过研究青岛市城阳世纪公园及其周边不同植被类型与大型土壤动物多样性的关系，旨在为本地区合理种植植被，改善土壤动物生存环境提供理论依据。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域概况

青岛市城阳区属于温带季风气候，由于受到海洋环境及东南季风的影响，具有显著的海洋性气候特点，空气湿润，雨量充沛，温度适中，四季分明。世纪公园地理位置为东经120°12′、 北纬36°20′，是一处以植物观赏、名花展示、开展植物绿色文化科普教育为主要功能的观光游憩公园。公园共占地48万平方米，其中绿地29.8万平方米，水面12万平方米，道路2.48万平方米，建筑0.5万平方米，广场3.42万平方米，公园内栽植植物260余种，乔灌木10万余株，建有三山、三岛、一水、一湖、一滩、十六个植物生态景观园。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置 2021年4月至5月，对世纪公园及其周边（青岛农业大学校园及南门，城阳区政府北侧）进行实地调查，查看植被分布状况。选择具有代表性、生长状况良好的阔叶林、针叶林和针阔混交林3种植被类型，并且植被生长状况相近，以免无关变量造成影响。阔叶林植被类型以刺槐、栾树、杨树、楸树为主；针叶林植被类型以黑松和雪松为主；针阔混交林包括圆柏和紫叶李混交林、悬铃木和雪松混交林。由于具有代表性的阔叶林较多，所以选取4块样地，具有代表性的针叶林和针阔混交林较少，各选取2块样地。在8个样地内共设置40个 50 cm×50 cm的样方，其中阔叶林样方20个，针叶林样方10个，针阔混交林样方10个。各样地选择在坡度不大、石头较少且不在生境边缘的地区，并符合一般土壤动物调查要求[6]。在每个样方，分两个土壤层（0～5 cm和5～10 cm）用五点取样法分层采样。大型土壤动物（体长大于2 mm的土壤动物）采用手捡法收集[7]，利用70%乙醇保存并带回实验室，参考《中国土壤动物检索图鉴》进行分类鉴定[8]并统计数量。

1.2.2 环境因子测定 选择环境状况相同或相似的时间对选取的阔叶林、针叶林和针阔混交林的枯枝落叶层进行清除，并利用土壤温度计测定土壤表面温度和土层温度。利用土壤环刀（容积 100 cm3）从选取的样地采集土壤并装入采样器带回实验室，仔细去除土壤环刀内土样的植物根系和石砾，105℃烘24 h后，称重并计算土壤含水量和土壤容重。从土样中取出10 g土壤，放入烧杯中并用玻璃棒充分搅拌，利用便携式pH计测定pH。3种植被类型土壤基本状况，见表1。

表1 不同植被类型土壤特性

1.3 数据处理

选 择Shannon-Wiener多 样 性 指 数（H'）、Pielou均匀性指数（E）、Simpson优势度指数（C）反映各植被类型中大型土壤动物群落结构特征。计算公式如下：

大型土壤动物类群等级划分标准：个体数占群落总个体数10%以上者为优势类群，占1%～10%者为常见类群，占不足1%者为稀有类群[7]。

2 结果与分析

2.1 不同植被类型大型土壤动物的群落结构

本研究共获得大型土壤动物273只，隶属于3门4纲7目（表2），优势类群为膜翅目，占捕获大型土壤动物总数的75.09%；其次为单向蚓目，占捕获总数的13.19%；稀有类群为鳞翅目、等足目、蜈蚣目、革翅目及鞘翅目，分别占捕获总 数 的5.49%，2.56%，0.37%，0.37%，2.94%。优势类群与常见类群个体总数共占捕获总数的88.28%。由此可见，城阳区世纪公园及其周边地区大型土壤动物主要由膜翅目和单向蚓目组成。此外，大型土壤动物在不同植被类型中所占比例排序为：针阔混交林（39.93%）＞阔叶林 （38.46%）＞针叶林（21.61%）。

表2 不同植被类型大型土壤动物群落组成

2.2 不同植被类型大型土壤动物多样性差异

由表3可看出，大型土壤动物Shannon-Wiener多样性指数大小关系为：针阔混交林（1.12）＞阔叶林（0.78）＞针叶林（0.53）；Pielou均匀性指数大小关系为：针阔混交林（0.99）＞阔叶林（0.70）＞针叶林（0.47）；Simpson优势度指数大小关系为：针阔混交林（0.91）＞阔叶林（0.02）＞针叶林（0.01）。3种不同植被类型大型土壤动物的多样性为：针阔混交林＞阔叶林＞针叶林，以上结果表明，与阔叶林和针叶林相比，针阔混交林更适宜大型土壤动物生存。

表3 不同植被类型大型土壤动物群落的几种重要指标

2.3 不同植被类型大型土壤动物功能群差异

如表4所示，通过分析获取的大型土壤动物的种类、数量，表明在世纪公园周边以杂食性土壤动物为主且种类多，腐食性和植食性土壤动物次之，捕食性土壤动物数量最少。此外，从捕获的土壤动物数量来看，世纪公园周边土壤生态系统较为脆弱，并且8个样地的土壤动物的种类和数量均随着土壤层次的加深而减少，0～5 cm土壤层数数量最大，表明世纪公园周边的大型土壤动物在土层中的垂直分布具有表聚性。

表4 大型土壤动物功能群所占比例

3 结论

本研究共获得大型土壤动物273只，隶属于3门4纲7目，优势类群为膜翅目，反映世纪公园周边大型土壤动物不够丰富。大型土壤动物在3种植被类型中所占比例为针阔混交林39.93%、阔叶林38.46%、针叶林21.61%。3种不同植被类型大型土壤动物的多样性为针阔混交林＞阔叶林＞ 针叶林，表明城阳区世纪公园周边地区针阔混交林更适宜大型土壤动物生活，其次是阔叶林，再次是针叶林，但周边大型土壤动物多样性不够丰富。土壤动物的种类和数量少，主要分布在土壤表层，以杂食性土壤动物为主且种类多，腐食性和植食性土壤动物次之，捕食性土壤动物最少。因此，在今后的研究中，应加强城市区域大型土壤动物对环境条件变化的响应研究。

4 讨论

在以人类活动为主导的城市生态系统中，人类高强度的干扰易导致土壤动物群落多样性的降低[9]。本研究结果表明，世纪公园周边不同植被类型的大型土壤动物的多样性和密度都明显低于自然林[5，10，11]。这可能与人类活动干扰过多有关，世纪公园周边多以人工林为主，尤其是世纪公园内部生态系统更为脆弱，另外，为防治害虫，公园定期喷洒药物，导致土壤内残留大量有毒物质，从而加剧了土壤动物生活环境的恶化，最终导致动物多样性降低。此外，定期清除地表枯枝落叶，植被凋落物归还土壤的数量相对较少，造成土壤腐殖质含量相对较少，导致土壤动物类群数、个体数量及多样性指数降低[5]。

本研究发现，大型土壤动物所占比例最高的为针阔混交林，这与以往研究中混交林的大型土壤动物多样性较高的结论一致[11]。在本研究中，针阔混交林土壤含水率高于阔叶林和针叶林，小生境相对湿润，这可能是针阔混交林中大型土壤动物个体数和多样性相对较高的原因之一。现有研究也发现大型土壤动物类群与土壤含水量存在密切的关系[10，12]。树种混交通过改善林分结构和树种组成，改变林内微环境，能够显著提高林内大型土壤动物的种类、数量和多样性，因此混交林有利于吸引更多种类及食性广泛的土壤动物[11]。 因此，植被类型差异是影响城阳世纪公园周边地区土壤动物多样性的主要因素，其次是环境条件差异，人为干扰也对土壤动物群落结构产生影响。