庭院绿地弹尾纲群落多样性研究——以山西农业大学庭院绿地为例

贾俊丽,李友莲

(1.山西农业大学农学院,山西 太谷030801;2.山西师范大学 生命科学学院,山西临汾 041004)

弹尾纲动物俗称跳虫,在各类土壤中普遍存在,类群和数量丰富,群落生物多样性高,土壤弹尾虫被看做是最重要的评价土壤质量变化的敏感性指示生物之一[1～4]。近年来,Larsen[5]等国外学者加强了对弹尾虫在森林、草原、农田等自然土壤生态系统综合作用的研究。我国从20世纪80年代开始进行土壤弹尾虫生态学方面的研究[6,7],以后偶见零星报道[8],且都是在自然或半自然生境中,关于城市生态系统仅有贾俊丽等有过报道[9],尚未有关庭院微环境的研究,本研究拟以山西农业大学庭院绿地为例,试图研究地处温暖地带庭院绿地中弹尾虫的生态地理特征,进一步认识弹尾虫在城市生态系统的功用,为科学维护城市绿地景观,建设合理的城市生态提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样地选择

选择山西农业大学(以下简称山西农大)校园绿地 ,该校区位于山西省晋中市(37°25′26″N,112°32′30″E),温带半干旱大陆性气候,雨热同季,年均气温9.8℃,无霜期130～175 d,年降水量462.9 mm左右,约有三分之二集中于夏季。校园绿化面积20%,均为典型的温带植物[10];其中乔木66种,有侧柏(PlatycladusorientalisFranco)、圆柏(Sabina chinensis(L.)Ant)、毛白杨(PopulustomentosaCarr.)、山楂(Crataegus pinnatif idaBge.)和垂柳(Salix babylonicaL.)等,灌木和草本植物32种,有丁香(SyringaoblataLindl.)、小檗(Berberis thunbergiiDC.)、胶东卫矛(EuonymuskiantschovicusLoes.)和中国地锦(Parthenocissus tricuspidata)等[11]。

根据该校园绿地的特点,选取四块具代表性的绿地类型[12],各样地的植被和土壤结构见表1,分别命名为Ⅰ～Ⅳ号样地。

表1 各样地概况Table 1 The situation of four studied plots

1.2 研究方法

2010年5月对校区内的四个典型样地进行取样,每个样地做五个重复,每个样方面积10 cm×10 cm,分凋落物层,0～5 cm、5～10 cm 和10～15 cm三层取样[13],共获得240个样方,1.2×105cm3样土。用漏斗法(Tullgren)实验室分离提取,标本依据《中国土壤动物检索图鉴》[14]和弹尾纲现代分类系统[15]及国际通用的弹尾纲网站http://www.collembola.org鉴定到属。

1.3 多样性测度及分析

土壤弹尾纲群落结构指标的测定统一采用下述公式进行数据处理[13]:

(1)Shannon-Wiener多样性指数:

式中,p i=ni/N,ni为每个类群的个体数,N为总的个体数。

(2)Pielou均匀度指数:

式中,H′为Shannon-Wiener多样性指数,S为类群数。

(3)Simpson优势度指数:

式中,ni为每个类群的个体数,N为总的个体数。

(4)Margalef丰富度指数:

式中,N为总的个体数,S为类群数。(5)Jaccard相似性指数

式中a为群落A的类群数,b为群落B的类群数,c为群落A、B共有的类群数。当0＜q＜0.25时,极不相似;当 0.25≤q＜0.50时,中等不相似;0.50≤q＜0.75时,中等相似;当 0.75≤q＜1.00时,极相似[16]。

2 结果和分析

2.1 土壤弹尾虫群落组成

本研究共获得弹尾纲标本1724只,平均个体密度0.3590万·m-3,分别隶属于弹尾纲3个亚目4科8属(表2),其中 Hypogastruridae(球角跳科)和Isotomidae(等跳科)两个科个体数量分别达到1346只和212只(表 3),包含了Hypogastrura(球角跳属)、Ceratophysella(泡角跳属)、Folsomia(符跳属)和Proisotoma(原等跳属)四属,占所有标本总量的78.07%和12.30%,是山西农业大学校园绿地生境中的优势群落;Entomobryidae(长跳目)包含Sinella(裸长角跳属)、Orchesellides(长角长跳属)和Pseudosinella(拟裸长角跳属)三个属,但总个体数只有164个,仅占到标本总数的9.51%,是本研究地的常见类群;Symphypleona(愈腹跳目)仅有单科单属2只个体出现,且只出现在两个样地,占总标本量的0.12%,是该研究样地的稀有类群。

表2 山西农业大学所有绿地中弹尾纲群落组成Table 2 Composition of Collembola communities in all sorts of Greenblets in Shanxi Agricultural University

2.2 土壤弹尾虫分布

2.2.1 水平分布

各绿地弹尾纲动物群落组成(表4)为:Ⅰ(5属)=Ⅲ(5属)＞Ⅳ(4属)＞Ⅱ(3属);数量组成是:Ⅳ(1243只)＞ Ⅲ(235只)＞ Ⅰ(143只)＞Ⅱ(103只)。从各样地弹尾纲动物组成来看,各样地的优势类群、常见类群和稀有类群的分布不相同。I号样地的优势类群是:Ceratophysella(57.34%)＞Sinella(13.99%)＞Folsomia(13.29),常见类群是Pseudosinella(9.09%)＞Orchesellides(6.29%),无稀有类群;Ⅱ号样地的优势类群为:Ceratophysella(90.29%),Folsomia(6.80%)＞Sinella(2.91%)为常见类群,同样无稀有类群;Ⅲ号样地的优势类群:Ceratophysella(68.51%)＞Sinella(18.30%),常见类群是:Proisotoma(9.79%)＞Pseudosinella(1.70%)＞Orchesellides(1.28%),稀有类群 :Sphaeridia,仅占本样地0.42%;Ⅳ号样地优势类群:Ceratophysella(57.12%)＞Hy pogastrura(24.14%)＞Folsomia(13.11%),常见类群为Orchesellides(5.55%),稀有类群为Sphaeridia,仅占总标本数的0.08%。

表3 四种不同绿地类型中弹尾纲科的组成和数量Table3 Families'composition and quantity of Collembolain four sorts of Greenblets

表4 四种绿地类型中弹尾纲群落和数量Table 4 Composition and quantity of Collembolain the 4 Greenblets

2.2.2 不同样地土壤弹尾虫的群落相似性

由表5可以看出,Ⅰ号样地与Ⅱ号样地的相似程度最高,为中等相似;其次是Ⅰ号样地和Ⅲ号样地,而Ⅰ号样地与Ⅳ号样地、Ⅳ号样地与Ⅱ号样地及Ⅲ号样地和Ⅳ号样地相似程度较低,都为中等不相似。

2.2.3 土壤弹尾虫的多样性等主要指标

此次调查的土壤弹尾虫的各项重要的指标(见表6)为:密度:Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ;丰富度指数D:Ⅲ＞Ⅳ=Ⅰ＞Ⅱ;多样性指数H′:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ;均匀度指数E:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ;优势度指数C为:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ。

表5 各群落相似性指数Table 5 Similarity index of Collembola communities

表6 四种生境中土壤跳虫群落的几项重要指标Table 6 Someimportant indices of Collembolain four habitats

3 结论与讨论

(1)此次调查山西农业大学庭院绿地,共获得弹尾类个体1724只,分属3目4科8属,其中,Entomobryidae(长跳科)有3属,类群数较多,而 Hypogastruridae(球角跳科)个体数却占绝对优势;从科级群落来看,Hypogastruridae(球角跳科)和Isotomidae(等跳科)两个科个体数量分别达到1346只和212只,占所有标本总量的78.07%和12.30%,是山西农业大学校园绿地生境中的优势群落;从属级群落来看:Ceratophysella(泡角跳属)、Hypogastrura(球角跳属)、Folsomia(符跳属)是本研究地的优势属;常见属是Proisotoma(原等跳属)、Sinella(裸长角跳属)、Orchesellides(长角长跳属)和Pseudosinella(拟裸长角跳属);Sphaeridia(球圆跳属)为该校园庭院绿地的稀有属。

(2)调查结果中,各样地的多样性等指标差异较大,其中Ⅰ号和Ⅱ号样地弹尾纲群落分布均匀且优势类群明显,其多样性指数高,群落发育较好,分析认为Ⅰ号样地的团粒状土壤结构,长势良好的小麦及杂草环境为弹尾纲动物的生存和发育提供了较为有利的条件,Ⅱ号样地虽然为块状土壤,但浓密的树苗保存了较湿润的微环境,这很利于土壤跳虫的群落发育。Ⅲ号和Ⅳ号样地尽管密度很大,但由于分布不均匀并且优势类群不明显,多样性指数较低,多样性并不好,这可能是因为样点正好选择到Hypogastruridae群落的结果。

(3)本调查与同地带临汾市城市生态系统的2006～2007年群落调查结果(8科18属,1492个)相比,作为城市生态系统的微域环境,山西农业大学庭院绿地跳虫群落有这样的特征:一是个体数量比城市生境多,考虑原因是采样期正是跳虫发育高峰期,标本中确实存在很多幼体证明了这一点;二是群落数量远比城市生态系统少,初步分析认为是样地植被单调和受人为干扰的结果,比较表明本样地遭到较多的人为干扰,土壤跳虫群落受到一定影响,应加强保护。

(4)条件受限,只对该研究地2010年5月份的弹尾纲群落做了调查,后续工作应多年度多份展开对该样地该生物类群的研究,对城市生态系统中弹尾纲的功用作出更详尽的评价,为保护城市生态系统提供更翔实的资料依据。

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