賈俊麗,李友蓮

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山西 太谷030801;2.山西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,山西臨汾 041004)

彈尾綱動(dòng)物俗稱(chēng)跳蟲(chóng),在各類(lèi)土壤中普遍存在,類(lèi)群和數(shù)量豐富,群落生物多樣性高,土壤彈尾蟲(chóng)被看做是最重要的評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量變化的敏感性指示生物之一[1～4]。近年來(lái),Larsen[5]等國(guó)外學(xué)者加強(qiáng)了對(duì)彈尾蟲(chóng)在森林、草原、農(nóng)田等自然土壤生態(tài)系統(tǒng)綜合作用的研究。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行土壤彈尾蟲(chóng)生態(tài)學(xué)方面的研究[6,7],以后偶見(jiàn)零星報(bào)道[8],且都是在自然或半自然生境中,關(guān)于城市生態(tài)系統(tǒng)僅有賈俊麗等有過(guò)報(bào)道[9],尚未有關(guān)庭院微環(huán)境的研究,本研究擬以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)庭院綠地為例,試圖研究地處溫暖地帶庭院綠地中彈尾蟲(chóng)的生態(tài)地理特征,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)彈尾蟲(chóng)在城市生態(tài)系統(tǒng)的功用,為科學(xué)維護(hù)城市綠地景觀,建設(shè)合理的城市生態(tài)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣地選擇

選擇山西農(nóng)業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)山西農(nóng)大)校園綠地 ,該校區(qū)位于山西省晉中市(37°25′26″N,112°32′30″E),溫帶半干旱大陸性氣候,雨熱同季,年均氣溫9.8℃,無(wú)霜期130～175 d,年降水量462.9 mm左右,約有三分之二集中于夏季。校園綠化面積20%,均為典型的溫帶植物[10];其中喬木66種,有側(cè)柏(PlatycladusorientalisFranco)、圓柏(Sabina chinensis(L.)Ant)、毛白楊(PopulustomentosaCarr.)、山楂(Crataegus pinnatif idaBge.)和垂柳(Salix babylonicaL.)等,灌木和草本植物32種,有丁香(SyringaoblataLindl.)、小檗(Berberis thunbergiiDC.)、膠東衛(wèi)矛(EuonymuskiantschovicusLoes.)和中國(guó)地錦(Parthenocissus tricuspidata)等[11]。

根據(jù)該校園綠地的特點(diǎn),選取四塊具代表性的綠地類(lèi)型[12],各樣地的植被和土壤結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1,分別命名為Ⅰ～Ⅳ號(hào)樣地。

表1 各樣地概況Table 1 The situation of four studied plots

1.2 研究方法

2010年5月對(duì)校區(qū)內(nèi)的四個(gè)典型樣地進(jìn)行取樣,每個(gè)樣地做五個(gè)重復(fù),每個(gè)樣方面積10 cm×10 cm,分凋落物層,0～5 cm、5～10 cm 和10～15 cm三層取樣[13],共獲得240個(gè)樣方,1.2×105cm3樣土。用漏斗法(Tullgren)實(shí)驗(yàn)室分離提取,標(biāo)本依據(jù)《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[14]和彈尾綱現(xiàn)代分類(lèi)系統(tǒng)[15]及國(guó)際通用的彈尾綱網(wǎng)站http://www.collembola.org鑒定到屬。

1.3 多樣性測(cè)度及分析

土壤彈尾綱群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)的測(cè)定統(tǒng)一采用下述公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[13]:

(1)Shannon-Wiener多樣性指數(shù):

式中,p i=ni/N,ni為每個(gè)類(lèi)群的個(gè)體數(shù),N為總的個(gè)體數(shù)。

(2)Pielou均勻度指數(shù):

式中,H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù),S為類(lèi)群數(shù)。

(3)Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù):

式中,ni為每個(gè)類(lèi)群的個(gè)體數(shù),N為總的個(gè)體數(shù)。

(4)Margalef豐富度指數(shù):

式中,N為總的個(gè)體數(shù),S為類(lèi)群數(shù)。(5)Jaccard相似性指數(shù)

式中a為群落A的類(lèi)群數(shù),b為群落B的類(lèi)群數(shù),c為群落A、B共有的類(lèi)群數(shù)。當(dāng)0＜q＜0.25時(shí),極不相似;當(dāng) 0.25≤q＜0.50時(shí),中等不相似;0.50≤q＜0.75時(shí),中等相似;當(dāng) 0.75≤q＜1.00時(shí),極相似[16]。

2 結(jié)果和分析

2.1 土壤彈尾蟲(chóng)群落組成

本研究共獲得彈尾綱標(biāo)本1724只,平均個(gè)體密度0.3590萬(wàn)·m-3,分別隸屬于彈尾綱3個(gè)亞目4科8屬(表2),其中 Hypogastruridae(球角跳科)和Isotomidae(等跳科)兩個(gè)科個(gè)體數(shù)量分別達(dá)到1346只和212只(表 3),包含了Hypogastrura(球角跳屬)、Ceratophysella(泡角跳屬)、Folsomia(符跳屬)和Proisotoma(原等跳屬)四屬,占所有標(biāo)本總量的78.07%和12.30%,是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園綠地生境中的優(yōu)勢(shì)群落;Entomobryidae(長(zhǎng)跳目)包含Sinella(裸長(zhǎng)角跳屬)、Orchesellides(長(zhǎng)角長(zhǎng)跳屬)和Pseudosinella(擬裸長(zhǎng)角跳屬)三個(gè)屬,但總個(gè)體數(shù)只有164個(gè),僅占到標(biāo)本總數(shù)的9.51%,是本研究地的常見(jiàn)類(lèi)群;Symphypleona(愈腹跳目)僅有單科單屬2只個(gè)體出現(xiàn),且只出現(xiàn)在兩個(gè)樣地,占總標(biāo)本量的0.12%,是該研究樣地的稀有類(lèi)群。

表2 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)所有綠地中彈尾綱群落組成Table 2 Composition of Collembola communities in all sorts of Greenblets in Shanxi Agricultural University

2.2 土壤彈尾蟲(chóng)分布

2.2.1 水平分布

各綠地彈尾綱動(dòng)物群落組成(表4)為:Ⅰ(5屬)=Ⅲ(5屬)＞Ⅳ(4屬)＞Ⅱ(3屬);數(shù)量組成是:Ⅳ(1243只)＞ Ⅲ(235只)＞ Ⅰ(143只)＞Ⅱ(103只)。從各樣地彈尾綱動(dòng)物組成來(lái)看,各樣地的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群、常見(jiàn)類(lèi)群和稀有類(lèi)群的分布不相同。I號(hào)樣地的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群是:Ceratophysella(57.34%)＞Sinella(13.99%)＞Folsomia(13.29),常見(jiàn)類(lèi)群是Pseudosinella(9.09%)＞Orchesellides(6.29%),無(wú)稀有類(lèi)群;Ⅱ號(hào)樣地的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為:Ceratophysella(90.29%),Folsomia(6.80%)＞Sinella(2.91%)為常見(jiàn)類(lèi)群,同樣無(wú)稀有類(lèi)群;Ⅲ號(hào)樣地的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群:Ceratophysella(68.51%)＞Sinella(18.30%),常見(jiàn)類(lèi)群是:Proisotoma(9.79%)＞Pseudosinella(1.70%)＞Orchesellides(1.28%),稀有類(lèi)群 :Sphaeridia,僅占本樣地0.42%;Ⅳ號(hào)樣地優(yōu)勢(shì)類(lèi)群:Ceratophysella(57.12%)＞Hy pogastrura(24.14%)＞Folsomia(13.11%),常見(jiàn)類(lèi)群為Orchesellides(5.55%),稀有類(lèi)群為Sphaeridia,僅占總標(biāo)本數(shù)的0.08%。

表3 四種不同綠地類(lèi)型中彈尾綱科的組成和數(shù)量Table3 Families'composition and quantity of Collembolain four sorts of Greenblets

表4 四種綠地類(lèi)型中彈尾綱群落和數(shù)量Table 4 Composition and quantity of Collembolain the 4 Greenblets

2.2.2 不同樣地土壤彈尾蟲(chóng)的群落相似性

由表5可以看出,Ⅰ號(hào)樣地與Ⅱ號(hào)樣地的相似程度最高,為中等相似;其次是Ⅰ號(hào)樣地和Ⅲ號(hào)樣地,而Ⅰ號(hào)樣地與Ⅳ號(hào)樣地、Ⅳ號(hào)樣地與Ⅱ號(hào)樣地及Ⅲ號(hào)樣地和Ⅳ號(hào)樣地相似程度較低,都為中等不相似。

2.2.3 土壤彈尾蟲(chóng)的多樣性等主要指標(biāo)

此次調(diào)查的土壤彈尾蟲(chóng)的各項(xiàng)重要的指標(biāo)(見(jiàn)表6)為:密度:Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ;豐富度指數(shù)D:Ⅲ＞Ⅳ=Ⅰ＞Ⅱ;多樣性指數(shù)H′:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ;均勻度指數(shù)E:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ;優(yōu)勢(shì)度指數(shù)C為:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ。

表5 各群落相似性指數(shù)Table 5 Similarity index of Collembola communities

表6 四種生境中土壤跳蟲(chóng)群落的幾項(xiàng)重要指標(biāo)Table 6 Someimportant indices of Collembolain four habitats

3 結(jié)論與討論

(1)此次調(diào)查山西農(nóng)業(yè)大學(xué)庭院綠地,共獲得彈尾類(lèi)個(gè)體1724只,分屬3目4科8屬,其中,Entomobryidae(長(zhǎng)跳科)有3屬,類(lèi)群數(shù)較多,而 Hypogastruridae(球角跳科)個(gè)體數(shù)卻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì);從科級(jí)群落來(lái)看,Hypogastruridae(球角跳科)和Isotomidae(等跳科)兩個(gè)科個(gè)體數(shù)量分別達(dá)到1346只和212只,占所有標(biāo)本總量的78.07%和12.30%,是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園綠地生境中的優(yōu)勢(shì)群落;從屬級(jí)群落來(lái)看:Ceratophysella(泡角跳屬)、Hypogastrura(球角跳屬)、Folsomia(符跳屬)是本研究地的優(yōu)勢(shì)屬;常見(jiàn)屬是Proisotoma(原等跳屬)、Sinella(裸長(zhǎng)角跳屬)、Orchesellides(長(zhǎng)角長(zhǎng)跳屬)和Pseudosinella(擬裸長(zhǎng)角跳屬);Sphaeridia(球圓跳屬)為該校園庭院綠地的稀有屬。

(2)調(diào)查結(jié)果中,各樣地的多樣性等指標(biāo)差異較大,其中Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)樣地彈尾綱群落分布均勻且優(yōu)勢(shì)類(lèi)群明顯,其多樣性指數(shù)高,群落發(fā)育較好,分析認(rèn)為Ⅰ號(hào)樣地的團(tuán)粒狀土壤結(jié)構(gòu),長(zhǎng)勢(shì)良好的小麥及雜草環(huán)境為彈尾綱動(dòng)物的生存和發(fā)育提供了較為有利的條件,Ⅱ號(hào)樣地雖然為塊狀土壤,但濃密的樹(shù)苗保存了較濕潤(rùn)的微環(huán)境,這很利于土壤跳蟲(chóng)的群落發(fā)育。Ⅲ號(hào)和Ⅳ號(hào)樣地盡管密度很大,但由于分布不均勻并且優(yōu)勢(shì)類(lèi)群不明顯,多樣性指數(shù)較低,多樣性并不好,這可能是因?yàn)闃狱c(diǎn)正好選擇到Hypogastruridae群落的結(jié)果。

(3)本調(diào)查與同地帶臨汾市城市生態(tài)系統(tǒng)的2006～2007年群落調(diào)查結(jié)果(8科18屬,1492個(gè))相比,作為城市生態(tài)系統(tǒng)的微域環(huán)境,山西農(nóng)業(yè)大學(xué)庭院綠地跳蟲(chóng)群落有這樣的特征:一是個(gè)體數(shù)量比城市生境多,考慮原因是采樣期正是跳蟲(chóng)發(fā)育高峰期,標(biāo)本中確實(shí)存在很多幼體證明了這一點(diǎn);二是群落數(shù)量遠(yuǎn)比城市生態(tài)系統(tǒng)少,初步分析認(rèn)為是樣地植被單調(diào)和受人為干擾的結(jié)果,比較表明本樣地遭到較多的人為干擾,土壤跳蟲(chóng)群落受到一定影響,應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)。

(4)條件受限,只對(duì)該研究地2010年5月份的彈尾綱群落做了調(diào)查,后續(xù)工作應(yīng)多年度多份展開(kāi)對(duì)該樣地該生物類(lèi)群的研究,對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)中彈尾綱的功用作出更詳盡的評(píng)價(jià),為保護(hù)城市生態(tài)系統(tǒng)提供更翔實(shí)的資料依據(jù)。

[1]Gardi C,Tomaselli M,Parisi V.Soil quality indicatorsand biodiversity in northern Italian permanent grasslands[J].European Journal of Soil Biology,2002,38:103-110.

[2]Kuperman GR,Potapov BM,Sinitiina EA.Precipitation and pollution interaction effect on the abundance of Collembolain hardwood forests in the lower Midwestern United States[J].European Journal of Soil Biology,2002,38:277-280.

[3]Ponge JF,Gillet S,Dubs F.Collembolan communities as bioindicator of land use intensification[J].Soil Biology and Biochemistry,2003,35:813-826.

[4]吳東輝,張柏,陳鵬.吉林中、西部平原區(qū)土壤彈尾蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的比較[J].昆蟲(chóng)學(xué)報(bào),2005,48(6):935-940.

[5]Larsen T,Schj?nning P,Axelsen J.The impect of Soil compaction on enedaphic Collembola[J].Ap plied Soil Ecology,2004,26:273-281.

[6]張榮祖,陳鵬,楊明憲,等.長(zhǎng)白山北坡森林生態(tài)系統(tǒng)土壤動(dòng)物初步調(diào)查[J].森林生態(tài)系統(tǒng)研究,1980:133-152.

[7]陳鵬,田中真悟.長(zhǎng)春凈月潭地區(qū)土壤跳蟲(chóng)的生態(tài)分布[J].昆蟲(chóng)學(xué)報(bào),1990,33(2):219-226.

[8]王宗英,朱永恒,路有成,等.九華山土壤跳蟲(chóng)的生態(tài)分布[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2001,21(7):1142-1147.

[9]賈俊麗,安建梅.城市不同土地利用類(lèi)型下彈尾類(lèi)類(lèi)群的多樣性研究[J].山西師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,22(2):76-80.

[10]馮屾.大學(xué)生態(tài)校園規(guī)劃設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用——以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)為例[D].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008:14.

[11]周曉煒.山西省不同類(lèi)型綠化植物生態(tài)效應(yīng)的比較研究[D].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008:9-12.

[12]范燕琴,唐本安.熱帶城市庭院綠地土壤動(dòng)物群落特征研究——以海南師范大學(xué)為例[J].海南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,22(4):446-450.

[13]《土壤動(dòng)物研究方法手冊(cè)》編寫(xiě)組.土壤動(dòng)物研究手冊(cè)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1998:2-3.

[14]尹文英.中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒[M].北京:科學(xué)出版社,2000:12-650.

[15]Deharveng L.Recent advances in Collembola systematics.Pedobiologia[J].2004,48:415-433.

[16]蘇永春,勾影波,郁達(dá),等.江蘇常熟虞山土壤動(dòng)物群落多樣性研究[J].生物多樣性,2004,12(3):333-338.