不同使用方式林地中大型土壤动物功能类群研究

叶 岳,姜玉霞

（肇庆学院 生命科学学院，广东 肇庆 526061）

大型土壤动物是土壤生态系统的重要组成部分，处于整个土壤食物链的最顶端，在分解生物残体、改变土壤理化性质、促进土壤物质循环和能量转化过程中起着重要作用[1].在土壤动物物种层次上，土壤食物网具有相当丰富的功能，各功能类群通过物理活动和生理消化活动改变土壤的生物和非生物特征，控制着其他动物所需资源的有效性.目前，国内外关于土壤动物功能类群的研究尚不多见[2－4].

土壤动物中有些类群兼备几种食性，如腹足纲、线虫纲动物中有些种类属植食性，有些是腐食性，有的则是捕食性，所以关于对土壤动物功能的研究与划分，不同学者有不同的研究方法和观点[3,5－8].本研究基于肇庆北岭山林地群落的结构与组成，将土壤动物按功能类群分为植食性、捕食性、腐食性和杂食性4个类别.

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

北岭山位于广东省肇庆市区北郊（东经112°28′，北纬23°4′），毗邻国家AAAA级风景区七星岩、鼎湖山等传统景区，北岭山是这些景区重要的森林背景景观.该区位于北回归线以南，紧连热带，属于热带、亚热带湿润季风气候区,年均气温为21.5℃，年降雨量达1800mm，相对湿度为80%，成土母岩为砂岩和页石,土壤为少腐殖质薄层赤红壤.该区大部分山地海拔分布在100～400m之间，最高峰将军顶海拔高达758.7m.

1.2 研究方法

1.2.1 样点设置

区内植物以热带常绿树为主，属于热带－亚热带分布型，具有明显的南亚热带南缘植物区系特征.分别选择耕作林地和自然林地为研究背景，旨在通过对不同林地条件下大型土壤动物功能类群的研究，深入探析土壤动物群落的生态特征.

1.2.2 采样时间和采样方法

采样于2011年11月6日进行，根据研究区内不同的土地利用方式，选择乔木林人工种植(鸡蛋花)及无人工干扰乔木林这2种样地类型.随机选取3个取样点，每个取样点的取样面积为25 cm×25 cm，分别按土层0～5 cm、5～10 cm及10～15 cm采样，每个样地3个取样点各重复取样3次，共54份.以手拣法获得大型土壤动物,用质量分数为70%的酒精将样本杀死并固定，带回室内进行分类鉴定.本文中大型土壤动物的分类和统计主要采用尹文英[9]的方法.在室外统计样本个体的数量，在室内鉴定其所属目或科.

1.2.3 数据分析

采用以下公式[10－12]测定土壤动物群落结构的指标：Shannon－Wiener多样性指数公式

均匀性指数公式

优势度指数公式

公式中：H′为多样性指数，Pi＝ni/N，s为样区内总类群数目；e为均匀性指数，c为优势性指数；ni为该区内第i个类群的个体数量，N为样区内所有物种的个体数量.

2 结果

2.1 大型土壤动物的群落特征

在北岭山不同使用方式的林地共捕获大型土壤动物213只，分别隶属2门6纲13类(见表1).优势类群为寡毛纲，蚁科；常见类群为蜘蛛目、等足目、蜚蠊目、等翅目、革翅目和鞘翅目；稀有类群为马陆、蜈蚣目、半翅目、双翅目和鳞翅目.

表1 不同林地中大型土壤动物的种类和数量组成情况

从表2可知，不同使用方式林地的大型土壤动物的个体密度存在差异，其中耕作林地动物的个体密度(69.33只/m2)＞自然林地(56.89只/m2)，而H′指数和e指数则是耕作林地最高，自然林地的c指数最高.

表2 大型土壤动物在不同林地的群落结构指标值

这次研究中所捕获的大型土壤动物涉及4个功能类群，分别为植食性、捕食性、杂食性和腐食性（见表1）.对4个功能类群进行类群数和个体数统计.植食性、捕食性、杂食性和腐食性土壤动物所涵盖的类群数分别为3、3、5和2个；个体数为4、17、149和43只；个体数分别占捕获大型土壤动物总量的1.88%、7.98%、69.95%和20.19%.

从表3，4可知，耕作林地植食性和腐食性土壤动物类群数比自然林地少，而杂食性土壤动物类群数则比自然林地多.耕作林地植食性土壤动物个体数比自然林地少，其他3种都比自然林地多.

表3 不同土层耕作林地大型土壤动物功能类群和个体数

表4 不同土层自然林地大型土壤动物功能类群和个体数

2.2 大型土壤动物的群落功能与类群特征

2.3 大型土壤动物的水平分布情况

在不同使用方式林地中，寡毛纲和蚁科分别占所捕获大型土壤动物总量的17.71%和61.46%.类群数为自然林地＞耕作林地，个体数量则为耕作林地＞自然林地.

优势类群寡毛纲为自然林地＞耕作林地，蚁科则为耕作林地＞自然林地.

2.4 大型土壤动物垂直分布情况

从表3，4可知，不同使用方式林地中的土壤动物类群和个体数量均在土层0～5 cm处最多，表聚现象明显，类群数和个体数总体上逐层递减.

3 讨论

1)优势类群寡毛纲、蚁科的分布最为广泛，占捕获大型土壤动物总量的19.72%和54.46%.这2种大型土壤动物是否作为北岭山林地生态系统中的广泛分布类群尚有待进一步研究.而马陆、蜈蚣目、半翅目、双翅目和鳞翅目均只在极个别样地中出现，说明它们的生态适应性较差，只能在一定条件下生存，该结果对小环境具有指示作用.

2)从表2可以看出不同使用方式林地各种指标的差异，耕作林地大型土壤动物群落的H′和e值都高于自然林地，而c值则相反.这与有关研究所得结论相反[13].笔者认为，不同的生境有其特殊性，北岭山耕作林地在人为干扰下土壤结构发生改变，增加了土壤的有机质，为土壤动物提供了合适的生存环境,因此造成其多样性指数和均匀性指数高于自然林地.自然林地优势类群突出，说明自然林地生态系统比较脆弱，应该加强保护.

3)有研究[14－15]表明，植食性动物作为初级消费者在生态金字塔中所占的能量值少于植物而居于第2位，故其种类和数量等通常都高于其他几个营养级的消费者.本研究结果显示，腐食性和杂食性土壤动物的个体数在4个功能类群中占多数.出现这种情况的原因在于，地下动物区系最初是以凋落物为主体的生物残体为食物来源，故地下动物区系的主体为腐食性土壤动物，而植食性和捕食性土壤动物只占很小的比例.以蚁科为代表的杂食性土壤动物在捕获的大型土壤动物中占多数.有关研究[16]表明，蚁科动物对严酷环境的适应能力较强.这说明耕作林地与自然林地的生境比较严酷，以后还要加强这方面的研究，以期进一步揭示生态系统恶化的原因.

4)研究大型土壤动物各功能类群的水平结构，一方面是比较各功能类群在各群落之间分布的不均匀性，另一方面是比较各功能类群之间的比例关系，由此揭示环境之间的差异性与共同性，探讨土壤动物各功能类群的分布与环境因素之间的关系[17].由样地土壤动物各功能类群的类群数和个体数量可以看出，类群数和个体数量分布都不均匀.杂食性土壤动物蚁科的个体数量在耕作林地和自然林地中相差不大，而腐食性土壤动物寡毛纲的个体数量在耕作林地则比自然林地中多（见表3～4）.这说明人为干扰也具有积极的一面，它能增加土壤有机质，同时为腐食性土壤动物提供了生存条件.

5)通过对大型土壤动物各功能类群垂直结构的研究，可知大型土壤动物个体数在土层0～5 cm处最多，表聚现象明显.这说明无论耕作林地还是自然林地，土壤表层的营养物质比另外2层丰富.从表3～4可知，耕作林地由于有人为干扰，大部分有机肥都集中在土壤表层，由此造成杂食性土壤动物在土壤表层集中明显；而植食性、捕食性和腐食性土壤动物，由于人为干扰的原因在不同土层分布不均匀.自然林地的杂食性土壤动物在不同土层中分布均匀，依次递减，另外3种土壤动物中除了捕食性土壤动物出现波动外，总体上在不同土层中分布均匀，说明自然林地的人为干扰没有耕作林地强，显示出土壤生态系统具有相对稳定性.

在华南地区，关于大型土壤动物的相关研究较少，笔者今后将继续在华南地区进行大型土壤动物的监测和研究工作，以获得更丰富的数据，筛选出能指示生态系统恢复的生物物种.

4 结论

1)马陆、蜈蚣目、半翅目、双翅目和鳞翅目都只在极个别样地中出现，说明它们的生态适应性较差，只能在一定条件下生存，这对小环境具有指示作用.

2)自然林地优势类群突出，说明自然林地生态系统比较脆弱，应该加强保护.

3)人为干扰有其积极的一面，能增加土壤有机质.

4)以蚁科为代表的杂食性土壤动物在捕获的大型土壤动物中占多数，说明耕作林地与自然林地的生境比较严酷.

5)大型土壤动物功能类群在不同土层的分布情况，可以指示土壤生态系统的相对稳定性.

本项研究得到肇庆学院生命科学学院朱桥、叶杭存、袁培玉等同学的热情帮助,在此谨致谢意.

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