不同经济林生境甘肃鼢鼠洞道土壤理化性质特征研究

任斌　鲁策文　王田雨　何佳凝　杨桂燕　张美文　南小宁　唐天次　徐正刚

摘 要： 洞道是甘肃鼢鼠活动的主要场所，营建洞道是改变土壤微生态的重要途径。为了解甘肃鼢鼠生存环境的特点以及其与周边土壤环境的差异，本研究以陕西省彬州市韩家镇白皮松样地和永乐镇花椒样地为对象，对比分析了甘肃鼢鼠洞道区和非洞道区的土壤理化性质和土壤养分特征。结果表明：甘肃鼢鼠的活动使洞道土壤的最大持水量和毛管持水量增加，对土壤的速效磷含量存在着显著性的影响，对于土壤温度、土壤含水率和最小持水量、铵态氮和速效钾的影响存在着地点差异。这些结果表明甘肃鼢鼠的生命活动可以影响洞道环境土壤环境，可为甘肃鼢鼠的管理和防控提供科学依据。

关键词： 甘肃鼢鼠；洞道；土壤理化性质；水土保持

中图分类号：S763.7 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2023）02-0041-06

Soil Physical and Chemical Properties of Myospalax cansus Tunnel in Different Non-timber Forest Habitats

Ren Bin（1，2） Lu Cewen（1） Wang Tianyu（1） He Jianing（1，2）Yang Guiyan（1）Zhang Meiwen（2）Nan Xiaoning（1）

Tang Tianci（3） Xu Zhenggang（1）

（1. Key Laboratory of Western Forest Biological Disaster Management， State Forestry and

Grassland Administration， College of Forestry Northwest A & F University， Xianyang 712100;

2. Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region， Institute of

Subtropical Agriculture， Chinese Academy of Science， Changsha 410125;

3.Cili County Forestry Bureau of Hunan ProvinceCili 427200）

Abstract： The tunnel is the main place for the activity of Gansu zokor （Myospalax cansus ）. The construction of tunnel is an important way to change the soil microhabitat. In order to understand the characteristics of the living environment of M. cansus and its differences with the surrounding soil environment， this study took the Pinus bungeana sample plot and Zanthoxylum bungeanum sample plot in Binzhou City， Shaanxi Province as study areas and compared and analyzed the soil physicochemical properties of tunnel areas of M. cansus with control areas. The results showed that the activities of M. cansus could increase the maximum water holding capacity and capillary water holding capacity of the soil， and have a significant effect on the content of available phosphorus in the soil. There were site differences in the effects of soil temperature， soil moisture content， and minimum water holding capacity， ammonium nitrogen and available potassium. These results indicated that the life activities of M. cansus can affect the soil environment of the tunnel environment， and provide a scientific basis for the management and control of M. cansus population.

Key words： Myospalax cansus；tunnel；physical and chemical properties of soil；water and soil conservation；

地下动物是指在其生命中大部分时间都生活在地下，而且身体和生活习性已经适应地下环境的一类特殊动物[1]。其在土壤形成发育、土壤结构和肥力保持以及促進植物群落的次生演替和维持动植物物种多样性方面发挥着重要作用[2]。地下动物对土壤环境的变化十分敏感，可以作为土壤环境变化的指示者。地下动物通过直接的选择性取食，改变营养物质的可获得性等方式加速土壤有机质的分解作用，影响土壤性质[3-4]。同时地下动物的数量变化也受到土壤性质的影响，土壤的理化性质对于地下动物的多样性和分布有重要的影响，而地下动物在生态系统中也能通过其生命活动对土壤的理化性质产生反向作用[5]。甘肃鼢鼠Myospalax cansus 为典型地下动物，其挖掘和推土造丘活动不仅能够改变土壤的物理状况，形成微地形变化，还能将地下的土壤有机质转移到地表，增强地表植被对矿物元素的利用，影响土壤养分循环和土壤微生物活动[6-9]。此外，甘肃鼢鼠活动形成的土丘和洞穴能够有效的增加土壤通透性，降低土壤容重，从而提高土壤接纳降水和涵养水源的能力[10]。但是，随着鼠丘数量的过度增加，因为鼠丘土壤中有大量易流失的孔隙水，分布于地表的大量鼠丘使水土流失面积变大，土壤含水量下降，减少了可被地表植被有效吸收利用的水分，草地的退化和沙化变得更加严重[11-13]。

甘肃鼢鼠为重要林业地下害鼠，其食性较杂，主要食物为植物的地下根茎[14-15]，喜在土壤深厚质地疏松、草木生长茂盛、土层较少翻动、环境稳定的地方挖洞造窝，尤其是退耕还林的幼林地或农田地埂[16]，对油松Pinus tabulaeformis 、樟子松Pinus sylvestris var. mongholica、落叶松Larix gmelinii 、花椒Zanthoxylum bungeanum 、苹果Malus pumila 、山楂Crataegus pinnatifida 的危害较为严重，杨树、柳树Salix babylonica 、榆树Ulmus pumila 次之[17]。洞道是甘肃鼢鼠活动的主要场所，洞道营建也是甘肃鼢鼠改变土壤微生态的重要途径。同时甘肃鼢鼠挖掘洞道的速度惊人，洞穴构造复杂，通常由洞口、洞道、老窝等结构所组成，长而多分支，总长度可达100余米，地下洞道纵横交错，会对生境植物的根系结构造成破坏，也会使土壤的物理和化学性质发生改变[18]。近年来对甘肃鼢鼠的研究主要集中在甘肃鼢鼠的治理和利用两个方面[19-20]。关于鼢鼠洞道对土壤理化性质影响的研究只有零星报道，如田永亮等人研究得出甘肃鼢鼠活动会增加洞道上层土壤的土壤容重，降低土壤含水率，对土壤速效磷和速效钾影响不明显[21]。而姬程鹏等研究得出甘肃鼢鼠活动对洞道土壤的全氮、速效磷和有机质含量影响不显著[22]，甘肃鼢鼠活动对洞道土壤养分含量的影响趋同，但对洞道土壤养分的影响是否存在地点差异，依然需要更多的研究提供科学证据。为了解甘肃鼢鼠种群生存环境的特点及其对土壤理化性质的影响，本研究选取白皮松Pinus bungeana、花椒地两个不同生境样地分析甘肃鼢鼠洞道环境特征，确定甘肃鼢鼠喜好环境，为甘肃鼢鼠的生态防治和资源利用奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 采样地概况

本次试验研究区地处渭北高原西部，泾河中下游，位于陕西省彬州市（图1），分别为韩家镇（107.89°E，35.02°N，海拔1 208 m）和永乐镇（108.15°E，35.22°N，海拔1 068 m）。韩家镇样地生境所生长植物类型为白皮松，永乐镇样地生境所生长植物类型为花椒。两地气候均属暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温9.6℃，年平均日照时数2 260.7 h，年平均降水量588.5 mm，降雨主要集中在每年的7～9月，无霜期180 d，土壤平均pH值8.58。上述两地甘肃鼢鼠洞道均位于地面7～10 cm处，洞道半径约为3 cm，白皮松样地与花椒样地没有显著差别。

1.2 土壤样品采集

在白皮松样地和花椒样地分别设置3个100 m ×100 m样方，每个样方沿对角线分别在边角和中心附近寻找3个甘肃鼢鼠洞道，解剖洞道。利用土壤环刀分别取洞道上层土（0～10 cm）和下层土（10～20 cm），后转入铝盒，并做标记。同时，使用塑封袋采集相应土层土壤，记录，用于后续土壤养分测定。在离洞道2 m远处，且附近无洞道点作为对照，按照相同操作同步取上层土壤和下层土壤。完成土壤采集后尽快转回实验室，用于后续测定（图1）。

1.3 土壤理化性质测定

研究利用土壤参数速测仪（建大仁科，RS-*-SC-2）测定鼢鼠洞道上方与下方的土层温度、含水率和电导率。采用环刀法测定土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量[23]。碳酸氢钠浸提，滤液用白皮松样地甘肃鼢鼠洞道景观（C）、甘肃鼢鼠洞道景观（D）连续流动分析仪测速效磷[24-25]；氯化钾浸提（液土比为10∶1），滤液用连续流动分析仪测硝态氮和铵态氮[26]；乙酸铵提取-火焰分光光度法测速效钾含量[27]。

1.4 统计分析

采用统计软件SPSS 18进行统计分析，使用独立样本T检验对不同地点甘肃鼢鼠洞道区域和对照区域的土壤性质数据分析有无显著性差异，使用Origin 2021软件进行分析并制图。

2 结果与分析

2.1 甘肃鼢鼠洞内土与洞外土含水率、土壤温度、电导率特征[BT）]

白皮松样地和花椒样地甘肃鼢鼠采食洞道区上下层土壤的温度、含水率、电导率与对应对照区相比均无明显差异（p>0.05），但不同生境不同地点不同土层的上述指标却存在差异（图2）。不同生境不同地点土壤温度随土层深度增加而降低，仅白皮松生境的洞道区上层（0～10 cm）土壤温度（6.4±1.3℃）显著高于下层（20～30 cm）土壤温度（4.1±0.6℃）差异显著（p<0.05）。土壤含水率随土层深度增加而增加，花椒样地内，仅对照区上层土壤含水率（14.3±1.4%）显著低于下层土壤含水率（20.8±0.9%），其他地点不同土层之间差异不显著（p>0.05）。土壤电导率随土层深度增加呈降低趋势，其中在花椒样地，对照区和洞道区上层土壤电导率均显著高于下层土壤电导率（对照区123.3±2.5 mS·m-1 VS 114.0±2.6 mS·m-1 ，洞道区120.3±1.5 mS·m-1 VS 115.0±2.0 mS·m-1 ，p<0.05）。

2.2 甘肃鼢鼠洞内土与洞外土保水特征

甘肃鼢鼠采食洞道土壤的保水特征（最大持水量、毛管持水量、最小持水量）总体与对照区土壤差异均不显著（p>0.05），但土壤最大持水量、毛管持水量和最小持水量均随土层深度的增加而降低（图3）。其中，白皮松样地和花椒样地，对照区上层土壤最大持水量均显著高于下层土壤最大持水量（白皮松生境1 577.24±64.29 g·kg-1 VS 1 250.36±130.94 g·kg-1，花椒地生境1 955.36±151.04 g·kg-1 VS 1 492.78±132.02 g·kg-1，p<0.05），但洞道區上下层最大持水量均差异不显著（p>0.05）。对照区上层土壤毛管持水量也显著高于下层土壤（白皮松生境1 541.11±62.40 g·kg-1 VS 1 217.69±128.85 g·kg-1，花椒生境1 897.93±154.31 g·kg-1 VS 1 464.68±121.86 g·kg-1，p<0.05），洞道区未发现显著差异（p>0.05）。土壤最小持水量在白皮松生境样地内，对照区上层土壤显著高于下层土壤（1 361.26±68.19 g·kg-1 VS 1 067.85±120.78 g·kg-1，p<0.05），在花椒生境样地内，对照区和洞道区上层土壤最小持水量均显著高于下层土壤最小持水量（对照区1 719.34±172.14 g·kg-1 VS 1 308.37±125.79 g·kg-1，洞道区1 783.53±102.05g·kg-1 VS 1 413.84±206.52 g·kg-1，p<0.05）。

2.3 甘肃鼢鼠洞内土与洞外土营养元素特征

甘肃鼢鼠采食洞道土壤的营养元素（速效磷、硝态氮、铵态氮、速效钾）含量除了在白皮松样地内土壤的速效磷含量显著低于对照区（p<0.05），花椒地生境内的上层土壤速效钾含量显著高于对照区（p<0.05），其他含量与对照区均无显著差异（p>0.05）（图4）。其中，土壤速效磷含量在花椒样地生境内，对照区上层土壤显著高于下层土壤（11.92±8.43 mg·kg-1 VS 3.43±0.84 mg·kg-1，p<0.05），洞道区无显著差异（p>0.05）。土壤硝态氮含量在白皮松生境和花椒生境样地内上层土壤均显著低于下层土壤（白皮松生境：对照区30.98±3.21 mg·kg-1 VS 62.49±16.94 mg·kg-1，洞道区30.16±6.88 mg·kg-1 VS 59.42±35.05 mg·kg-1；花椒生境：对照区32.26±10.10 mg·kg-1 VS 46.11±12.58 mg·kg-1，洞道区30.89±4.54 mg·kg-1 VS 71.32±43.88 mg·kg-1，p<0.05）。土壤铵态氮含量在白皮松生境样地内，对照区上层土壤含量显著性低于下层土壤（31.12±7.09 mg·kg-1 VS 41.09±9.46 mg·kg-1，p<0.05）；土壤速效钾含量在花椒生境样地内，对照区上层土壤速效钾含量显著性高于下层土壤（127.06±12.13 mg·kg-1 VS 108.15±13.92 mg·kg-1，p<0.05），洞道区均无显著差异（p>0.05）；在白皮松生境的不同实验区，上层土壤速效钾含量均显著高于下层土壤（对照区129.14±26.11 mg·kg-1 VS 81.79±6.15 mg·kg-1，洞道区：149.89±61.09 mg·kg-1 VS 87.94±12.37 mg·kg-1 p<0.05）。

3 讨论与结论

土壤作为自然植被生长的物质基础，当土壤的物理环境和养分状况发生变化时就有可能导致地上植物群落和地下生物群落发生变化，而地上植物和地下生物的生命活动也会对土壤环境造成一定的影响。高原鼢鼠在地下的挖掘过程构造了复杂的地下洞道系统，采食和排泄等活动直接影响着草地生态系统中土壤性质的变化[28]。土壤温度是影响地下动物生存的重要因素之一，东北鼢鼠活动强度受土壤温度影响，随温度增高而活动强度降低[29]，且温度和湿度对甘肃鼢鼠体重的影响效果

显著，高温也不利于甘肃鼢鼠的生长[20]。本研究表明，在白皮松生境的样地内，甘肃鼢鼠的活动会对其洞道内土壤的温度产生明显的影响，而在花椒生境的样地内则没有这种现象，这可能是两种生境植物的根系的结构以及对环境的影響不同所导致的。高原鼢鼠活动增强，土壤容重、含水量也会随之增加[30]，鼠兔通过其活动使土壤通透性总孔隙度增加[31]，由于土壤通气性和水热过程变化促进积雪融水和降水储藏于土层而增加土壤持水能力[32]。这就解释了在花椒生境样地内，甘肃鼢鼠的活动会对其洞道内土壤的含水率产生明显的影响，但在白皮松生境的样地内却没有这种现象，可能是因为两种生境植物根系的密度不同等所导致的。此外，甘肃鼢鼠的活动对土壤的最大持水量和毛管持水量的影响虽不显著但有增加的趋势，这与前人研究报道的鼢鼠活动能够降低洞道土壤水分的结果有所不同[21]，可能是由于高原鼢鼠和甘肃鼢鼠的生活特性不同以及生境和采样位置上的差异造成的。

土壤作为植物群落生长的养分库，其养分含量的高低决定了土壤的肥沃程度和潜在养分供给能力，能够影响到植物的群落结构，而植物群落结构的变化也会影响到依赖生境植物为生的地下动物的活动。同样的，地下动物的进食等生命活动也会影响到生境植物的群落结构，从而引起土壤养分含量的变化。植物群落在生长发育过程中可以直接吸收利用的一类土壤养分是速效养分，对其变化植物群落也表现的更加敏感，且针对不同土壤养分不同植物的需求也有所不同。鼢鼠活动的增强导致土壤机碳全氮全磷有机质增加，对土壤全钾、全磷、pH有显著影响[30]，干扰强度的变化也影响土壤碳氮分布特征[31]，并随着干扰强度增加影响植物对资源可利用性，显著增加了土壤营养成分的异质性[33]。主要是由于鼢鼠通过造丘、挖掘、排泄及采食等行为使土壤性质、养分循环、新植物演替发生了变化，使土壤有机碳、有机质的输入量和全氮含量增加[34]。同样在本研究生花椒境样地内发现，甘肃鼢鼠的活动会对其洞道内土壤的速效钾含量产生明显的影响，而对土壤内的铵态氮含量无明显影响，而在白皮松生境样地内则相反，这可能是两种生境植物对铵态氮和速效钾这两种养分的吸收需求和能力不同所导致的。甘肃鼢鼠的活动对土壤的速效磷含量存在着显著性的影响，磷元素对植物有着不可或缺的重要性，主要在于对植物的生长发育和群落生产力的维持起着决定性作用。甘肃鼢鼠的洞道附近在其进食下生境植物的根系含量严重降低，这可能是速效磷含量产生变化的原因之一。当前，甘肃鼢鼠防治主要依靠弓箭法和诱饵毒杀法[14]。弓箭法极大的依赖于布施弓箭人员的经验，往往难以大面积推广。依据本研究结果，比较洞道区域与对照区域土壤理化性质，除土壤速效钾、速效磷差异显著外，其他差异不显著，说明对照区域具备吸引甘肃鼢鼠的挖掘洞道的潜力，因此，选择甘肃鼢鼠喜食植物，模拟甘肃鼢鼠洞道结构，对其进行诱杀具有可行性。

综上所述，甘肃鼢鼠的活动会对其洞道内土壤的最大持水量、毛管持水量和最小持水量总体上有增加的趋势，对土壤的速效磷含量存在着显著性的影响，对于土壤温度、土壤含水率、铵态氮和速效钾含量的影响存在着明显的地点差异，具体原因还需要进行不同地点不同生境的进一步探究。研究结果对甘肃鼢鼠防治提供了理论参考。

参 考 文 献

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（编校：郑京津）

收稿日期：2022-09-14

基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助“不同质量食物对东方田鼠繁殖行为的影响及其机制”（2452022018）。

作者简介：任斌（1992～），男，硕士研究生，研究方向为林木鼠兔害防治。

徐正刚为通讯作者。