牡丹种植密度对土壤动物群落特征的影响

杨礼通，杨 丽，张文静，雷应雪，张 萍，蔡晓林

（1.彭州市规划和自然资源局，四川彭州 611930；2.彭州市天彭牡丹保育发展中心，四川彭州 611930）

随着园林花卉产业的发展，牡丹等观赏植物的栽培规模不断扩大，其对土壤生态系统的潜在影响也引起了人们的关注。种植密度作为重要的栽培管理因素，可能会通过影响土壤中的微生物和动植物群落，影响土壤的健康和生态功能[1]。土壤动物在土壤生态系统中扮演着重要的角色，参与了生态平衡的维持，并在食物链中居于关键位置，与土壤中的微生物相互作用，促进了微生物的活动[2-3]。本文研究不同牡丹种植密度下土壤中的动物多样性、群落结构和功能，旨在实现牡丹栽培与土壤生态系统保护之间的平衡，为园林花卉生产和生态系统健康提供支持。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于四川省彭州市天彭牡丹保育中心，属于四川盆地亚热带湿润气候区，气候温润，季节性明显，海拔1 100 m，年均气温15.9 ℃，温度最高月（7 月）平均气温25.1 ℃，温度最低月（1 月）平均气温5.3 ℃；无霜期长，雨量充沛，年均降水量为867 mm，降水季节分配不均，集中于7—9 月；雨热同期，日照偏少，年日照时间为1 131.0 h。

1.2 试验方法

2021 年6 月，在基地选取5 个种植密度分别为D1（40 cm×60 cm）、D2（50 cm×70 cm）、D3（60 cm×80 cm）、D4（70 cm×90 cm）、D5（80 cm×100 cm）的样地，各样地内随机设置3 个面积为50 cm×50 cm 的样方。采用手捡法收集大型土壤动物，采用环刀自上而下依次采集土样，采用Tullgren 干漏斗法进行分离，并在解剖镜下进行检计数和分类，土壤动物的分类参照《中国土壤动物检索图鉴》[4]。

1.3 测定指标

采用Shannon-Wiener 多样性指数、密度-类群指数、Pielou 均匀度指数和Simpson 优势度指数对土壤动物群落多样性特征进行分析[5]。

Shannon-Wiener 多样性指数H'的计算公式为

式中：ni为第i个类群的个体数；N为所有类群的个体数。

Pielou 均匀度指数J的计算公式为

式中：s为类群数。

Simpson 优势度指数C的计算公式为

密度-类群指数DG的计算公式为

式中：nimax为各群落中第i类群的最大个体数；g为群落中的类群数；G为各群落所包含的总类群数；Di即在D个群落中第i个类群出现的概率。

1.4 数据处理

数据的处理和分析采用Excel 2013 及SPSS 25.0完成。

2 结果与分析

2.1 土壤动物群落组成

如表1 所示，本次共采集到各类土壤动物33 个类群，土壤动物平均密度为14 188.329 个·m-2，以矮蒲螨科和摇蚊科为优势类群（多度+++），常见类群有带丝蚓科等15 个类群（多度++），正蚓科等16 个类群为稀有类群（多度+）。土壤动物各类群等级划分：个体密度大于捕获总量密度10.0%及以上的为优势类群（+++），占1.0 %～10.0 %的类群为常见类群（++），不足1.0 %的类群为稀有类群（+）。

表1 土壤动物群落组成统计

2.2 土壤动物群落变化特征

2.2.1 水平变化

从表2 可以看出，随着牡丹种植密度的增加，土壤动物密度呈现上升的趋势，其中样地D1 土壤动物密度显著低于其他4 个种植密度（p＜0.05），样地D5 土壤动物密度显著高于D2、D3 和D4（p＜0.05）。不同牡丹种植密度下，土壤动物类群数在D1、D2、D3、D4 样地中呈现较稳定的状态，各样地间土壤动物类群数差异不显著（p＞0.05），但随着种植密度的进一步增加，土壤动物类群数在D5 样地中呈现较大幅度的增长。

表2 牡丹种植密度对土壤动物密度和类群数的影响

2.2.2 垂直变化

从图1 和图2 可以看出，不同牡丹种植密度条件下，土壤动物密度总体上随着土层的加深而减少；从不同种植密度方面分析，各土层土壤动物密度总体上随着牡丹种植密度的增加而增加，其中，D5 样地0～5 cm 土层动物密度显著高于其他样地（p＜0.05）。土壤动物类群数的变化规律与土壤动物密度总体上一致，即同一密度下，土壤动物类群数随着土层的加深而减少，同一土层不同种植密度土壤动物类群数随种植密度的增加而上升。

图1 同种植密度土壤动物密度特征

图2 不同种植密度土壤动物类群数

2.3 土壤动物群落多样性特征

采用密度-类群指数、多样性指数H'、均匀性指数J 和优势度指数C 对不同牡丹种植密度下的多样性特征进行分析，结果见表2。可以看出，随着牡丹种植密度的增加，土壤动物群落密度-类群指数、多样性指数和均匀性指数总体上呈现上升的趋势，而土壤优势度指数则呈现波动下降的趋势。表明牡丹种植密度的增加，促进了土壤动物各类群的平衡发展，低密度种植更容易造成小部分土壤动物类群数量占比升高，从而导致优势度指数增加。

3 结论与讨论

不同牡丹种植密度对土壤动物群落密度、类群数及多样性指数产生了一定影响，这种影响可能主要来自不同种植密度下土壤环境条件的改变。牡丹根系密度和植被覆盖度可能对土壤环境产生重要影响，牡丹根系密度较高，也可能会改变土壤的质地，有助于水分保持，为土壤动物提供更多的食物来源和舒适的栖息地，吸引不同种类的土壤动物，从而改变土壤动物的生态位分配。