郑州市公园绿地土壤动物群落结构及垂直变化

司志国,曹艳春,周垂帆

(1.河南职业技术学院 环境艺术工程系,河南 郑州 450046； 2.福建农林大学 林学院,福建 福州 350002)

郑州市公园绿地土壤动物群落结构及垂直变化

司志国1,曹艳春1,周垂帆2*

(1.河南职业技术学院 环境艺术工程系,河南 郑州 450046； 2.福建农林大学 林学院,福建 福州 350002)

研究郑州市公园绿地土壤动物的群落组成、垂直分布及多样性,以期为公园绿地土壤动物多样性保护及土壤生态环境的改善提供科学依据。结果表明,郑州市公园绿地土壤动物分属于4门9纲26目；小杆目、蜱螨目、膜翅目、弹尾目为优势类群,其动物数量占总动物数的83.26%；颤蚓目、姬马陆目、蜘蛛目、鞘翅目、双尾目、缨翅目为常见类群,其动物数量占总动物数的14.60%；稀有类群动物数量占总动物数的2.14%；公园绿地土壤动物群落垂直分布非常明显,随着土层深度增加,土壤动物的类群数和个体数逐渐减少,表现出较强的表聚性,且土壤动物优势度指数升高,多样性指数降低。

公园绿地； 土壤动物； 群落结构； 多样性

土壤动物种类丰富、数量庞大,是土壤生态系统的重要组成部分,也是土壤生物群落的重要组成部分。土壤动物一方面在改变土壤理化性质、提高和保持土壤肥力、促进能量流动和物质循环方面发挥重要作用[1],另一方面对一些土传病虫害的发生也有一定的推动作用[2]。众多的土壤动物又是人类的生物资源,与农业、林业的发展息息相关,土壤动物学已经成为生命科学的一个重要分支学科,受到广泛的关注[3]。但是,关于土壤动物的研究主要集中在农田土壤动物[4-5]、森林生态系统土壤动物群落[6-8]、土壤污染对土壤动物的影响等方面[9-11],关于公园绿地土壤动物的研究较少,且多数关注的是土壤动物群落结构[12-14],对公园绿地土壤动物群落垂直分布的研究鲜有报道。为此,对郑州市公园绿地土壤动物进行调查,研究土壤动物的群落组成、垂直分布及多样性,以期为公园绿地土壤动物多样性保护及土壤生态环境的改善提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

研究区位于郑州市(112°42′～114°13′E、34°16′～34°58′N),该地区属北温带大陆性季风气候,年平均气温14.2 ℃,年平均降雨量640.9 mm,无霜期220 d,全年日照时间约2 400 h。

1.2 土壤采集

于2015年7月,在郑州市人民公园、碧沙岗公园、紫荆山公园、绿城广场、植物园、绿博园各选择代表性样地6个,分层(即0～5、5～10、10～15 cm)进行取样,共获得土样108份,大型土壤动物在野外就地手拣放入75%乙醇中杀死,中小型动物采用干漏斗法进行分离[15],并参照尹文英[16]的方法在显微镜下对土壤动物进行鉴定和统计。

1.3 土壤动物群落多样性分析

土壤动物群落多样性采用Shannon-Wiener 多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(E)、Simpson优势度指数(C)、Menhinick丰富度指数(D)进行分析,其计算公式[17-18]如下。

H= -∑(PilnPi)

E=H/lnS

C=∑Pi2

D=lnS/lnN

式中,Pi=ni/N,ni为第i个类群的个体数,N为群落中所有类群的个体总数,S为类群数。

1.4 数据统计及分析

试验数据采用SPSS 17.0进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 郑州市公园绿地土壤动物群落组成及数量

对郑州市公园绿地土壤动物进行调查共获得土壤动物13 674只,分属于4门9纲26目(表1)。其中,优势类群(个体数占总动物数10.0%以上的类群)为小杆目、蜱螨目、膜翅目、弹尾目, 其动物数量分别占总动物数的29.05%、29.06%、11.06%、14.09%；常见类群(个体数占总动物数1.0%～10.0%的类群)为颤蚓目、姬马陆目、蜘蛛目、鞘翅目、双尾目、缨翅目, 其动物数量分别占总动物数的6.23%、1.39%、1.30%、1.73%、2.60%、1.35%；柄眼目等16个类群的动物数量占总动物数的2.14%,为稀有类群(个体数占总动物数不足1.0%的类群)。综上,4个优势类群和6个常见类群的动物数量占97.86%,构成了郑州市公园绿地土壤动物群落的主体。

表1 郑州市公园绿地土壤动物群落组成

注：+++代表优势类群,++代表常见类群,+代表稀有类群。

2.2 郑州市公园绿地土壤动物群落垂直分布规律

2.2.1 郑州市公园绿地土壤动物群落及个体数量的垂直分布 调查(表2)发现,0～5 cm土层土壤采集到的土壤动物占总动物数的46.07%,5～10 cm土层土壤采集到的土壤动物占33.76%,10～15 cm土层土壤采集到的土壤动物占20.17%。从表2可以看出,公园绿地土壤动物群落垂直分布非常明显,随着土层深度的增加,土壤动物类群数和个体数逐渐减少,表现出较强的表聚性。

表2 郑州市公园绿地土壤动物群落组成和数量的垂直分布

2.2.2 郑州市公园绿地土壤动物群落多样性的垂直分布 从表3可以看出,0～5 cm土层土壤动物的Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou均匀度指数、Menhinick丰富度指数最高,分别为1.47、0.49、0.04； Simpson优势度指数最低,为0.21。10～15 cm土层土壤动物的Shannon-Wiener 多样性指数和Menhinick丰富度指数最低,分别为1.09和0.01；Simpson优势度指数最高,为0.58。5～10 cm土层土壤动物的Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、Menhinick丰富度指数均介于0～5 cm和10～15 cm土层之间。总体来看,随着土壤动物Simpson优势度指数的升高,其Shannon-Wiener多样性指数降低,说明优势类群所占比例影响群落的多样性指数。

表3 郑州市公园绿地土壤动物群落多样性的垂直分布

3 结论与讨论

对郑州市公园绿地土壤动物的采集共获得土壤动物13 674只,分属于4门9纲26目,其中优势类群为小杆目、蜱螨目、膜翅目、弹尾目, 其动物数量分别占总动物数的29.05%、29.06%、11.06%、14.09%；常见类群为颤蚓目、姬马陆目、蜘蛛目、鞘翅目、双尾目、缨翅目, 其动物数量分别占总动物数的6.23%、1.39%、1.30%、1.73%、2.60%、1.35%；柄眼目等16种稀有类群的动物数量占总动物数的2.14%。4种优势类群和6种常见类群的动物数量占97.86%,构成了郑州市公园绿地土壤动物群落的主体。

郑州市公园绿地土壤动物群落具有明显的垂直分布规律,随着土层深度增加,土壤动物的类群数和个体数逐渐减少,表现出较强的表聚性，这与刘红等[19]对泰山动物群落、申燕等[20]对茶园土壤动物群落的研究结果相似。这主要是因为土壤动物与土壤理化性质及营养状况有很大关系,表层土壤通气性好,养分含量高,为土壤动物繁衍提供了良好的外部环境条件；随着土壤剖面的加深,土壤通气透水性差,氧气减少,二氧化碳及有毒气体增多,同时土壤有机质及其他营养元素匮乏,导致土壤动物类群和数量逐渐减少[21]。

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Animal Community Structure and Vertical Change in Park Green Space Soil in Zhengzhou

SI Zhiguo1,CAO Yanchun1,ZHOU Chuifan2*

(1.Environmental Art Engineering Department,Henan Polytechnic,Zhengzhou 450046,China; 2.College of Forestry,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

The community structure and vertical change of soil animal in park green space in Zhengzhou were investigated to provide a scientific basis for the protection of soil animal diversity and improvement of the soil ecological environment of urban park.The results showed that the soil animals belonged to 4 phylums,9 classes and 26 orders.The dominant community included Rhabditida,Acarina,Hymenoptera and Collembolan,their number accounted for 83.26% of total animal number;the common population included Tubificida,Julida,Araneae,Coleopteran,Diplura and Thysanoptera,their number accounted for 14.60% of total animal number;the rare population number accounted for 2.14% of total animal number.The vertical distribution of soil animal community was obvious.With the increase of soil depth,the species number and individual number of soil animal decreased,showing a strong table cohesion;the dominance index of soil animal increased;the diversity index decreased.

park green space; soil animal; community structure; diversity

2016-01-20

国家自然科学基金项目(31400465)

司志国(1978-)，男，河南长垣人，副教授，博士，主要从事绿地土壤教学和科研工作。E-mail：s197726@163.com

*通讯作者：周垂帆(1986-)，男，山东青岛人，副教授，博士，主要从事土壤污染修复研究。E-mail：zhouchuifan@163.com

S154.5

A

1004-3268(2016)07-0067-04