高立杰，侯建華，安 哲，馬冬雪，高寶嘉

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院 河北 保定 071000； 2.河北唐山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 064002；3.河北政法職業(yè)學(xué)院園林系,河北 石家莊 050051)

人類(lèi)活動(dòng)通過(guò)影響棲息地而影響物種動(dòng)態(tài)，進(jìn)而影響生物多樣性的變化[1-2]。土壤動(dòng)物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者，在分解有機(jī)物、促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中發(fā)揮著重要作用，因此，土壤動(dòng)物被看作是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量變化的敏感性指示生物[3]。研究顯示，不同土地利用方式對(duì)大型土壤動(dòng)物具有明顯的影響[4]，目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)不同土地利用方式對(duì)大型土壤動(dòng)物影響的研究主要集中在不同農(nóng)牧業(yè)耕作方式[5-12]、不同城市生態(tài)環(huán)境[13]和自然生態(tài)環(huán)境以及不同林型[14-16]等方面。河北壩上地區(qū)屬于典型的內(nèi)蒙古高原東南緣大尺度森林草原過(guò)渡地帶[17]，是京津地區(qū)重要的水源涵養(yǎng)地和綠色屏障，而對(duì)該地區(qū)大型土壤動(dòng)物尚缺乏深入研究。因此，本研究通過(guò)對(duì)該地區(qū)不同土地利用方式土壤動(dòng)物群落的調(diào)查，揭示內(nèi)蒙古高原東南緣森林草原過(guò)渡地帶大型土壤動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)與組成，以期為保護(hù)和合理利用土地資源，維持生態(tài)系統(tǒng)平衡和保護(hù)生物多樣性提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1自然概況 研究地區(qū)位于河北省圍場(chǎng)縣至內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市克什克騰旗以及錫林郭勒盟多倫縣的接壤處(116°32′～117°33′ E，42°10′～43°18′ N)，為內(nèi)蒙古高原東南緣與大興安嶺和冀北山地的交匯地帶，海拔為1 100～1 400 m。研究區(qū)氣候由溫帶大陸性半濕潤(rùn)氣候向半干旱氣候逐漸過(guò)渡，年降水量200～450 mm。本研究選擇森林、森林草甸、草甸草原和草原4種不同土地利用類(lèi)型作為研究對(duì)象。

1.2土壤動(dòng)物采集 在不同土地利用類(lèi)型中分別設(shè)置樣點(diǎn)，利用大型土壤動(dòng)物采集鐵絲框(25 cm×25 cm)采集土樣，用手撿法揀取大型土壤動(dòng)物(體長(zhǎng)2～20 mm)[18]。為避免動(dòng)物逃逸，將采集到的土樣裝入布袋并進(jìn)行編號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行詳細(xì)分撿和鑒定[19]。

調(diào)查順序?yàn)榘瓷?森林草甸-草甸草原-草原順序進(jìn)行。野外調(diào)查時(shí)填寫(xiě)調(diào)查記錄表，記錄采集日期、采集時(shí)間、天氣狀況、采集溫度和植被分布情況等。

調(diào)查時(shí)間為春季5-6月，夏季7-8月，秋季9-10月。

1.3分析方法

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

H′=-∑PilnPi；

密度-類(lèi)群指數(shù)：

DG=∑(DiCi/Di maxC)；

Pielou均勻度指數(shù)：

J=H′/lnS；

Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)：

C=∑(ni/N)2。

式中，Pi=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)，Di為第i類(lèi)群個(gè)體數(shù)，Di max為各群落中第i類(lèi)群的最大個(gè)體數(shù)，C為群落的總個(gè)數(shù)，Ci為第i類(lèi)群出現(xiàn)的群落個(gè)數(shù)，S為總物種數(shù)，ni為每個(gè)類(lèi)群的個(gè)體數(shù)，N為個(gè)體總數(shù)。

數(shù)量等級(jí)劃分：根據(jù)原始捕獲量占捕獲總量的百分比劃分為3個(gè)數(shù)量等級(jí)，即優(yōu)勢(shì)類(lèi)群(個(gè)體數(shù)量大于捕獲總量的10.0%以上)、常見(jiàn)類(lèi)群(個(gè)體數(shù)量占捕獲總量的1.0%～10.0%)和稀有類(lèi)群(個(gè)體數(shù)量占捕獲總量不足1.0%)。

所有數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel和IBM SPSS Statistics 19軟件進(jìn)行處理。

表1 不同土地利用類(lèi)型大型土壤動(dòng)物的組成Table 1 Community composition of large-sized soil animal in different land use types

2 結(jié)果與分析

2.1土壤動(dòng)物群落組成 共采集大型土壤動(dòng)物2 394只,分屬3門(mén)8綱22目(類(lèi))(表1)。其中，以鞘翅目(14.95%)、柄眼目(14.66%)、小蚓類(lèi)(14.16%)、彈尾目(12.41%)及膜翅目(10.78%)5類(lèi)為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群；大蚓類(lèi)、地蜈蚣目、前鰓亞綱、石蜈蚣目、雙翅目、同翅目及蜘蛛目7類(lèi)為常見(jiàn)類(lèi)群，其數(shù)量占總數(shù)的29.32%；半翅目等10類(lèi)群為稀有類(lèi)群，約占總數(shù)的3.71%。

由森林向草原過(guò)渡過(guò)程中，不同土地利用類(lèi)型大型土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量和類(lèi)群數(shù)呈遞減趨勢(shì)，而個(gè)體數(shù)量在草甸草原有升高現(xiàn)象。不同土地利用類(lèi)型大型土壤動(dòng)物群落的組成變化較大，其中，森林優(yōu)勢(shì)類(lèi)群有3類(lèi)，即小蚓類(lèi)、鞘翅目和柄眼目，捕獲率分別為21.77%、15.31%和10.52%；森林草甸優(yōu)勢(shì)類(lèi)群有4類(lèi)，即柄眼目、小蚓類(lèi)、鞘翅目和彈尾目，捕獲率分別為19.96%、13.49%、12.96%和11.03%；草甸草原優(yōu)勢(shì)類(lèi)群有4類(lèi)，即膜翅目、彈尾目、柄眼目和鞘翅目，捕獲率分別為22.88%、19.28%、19.14%和10.65%；草原優(yōu)勢(shì)類(lèi)群有兩類(lèi)，即鞘翅目和膜翅目，捕獲率分別為37.50%和28.57%(表1、圖1)。

圖1 不同土地利用類(lèi)型大型土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量與類(lèi)群數(shù)變化規(guī)律Fig.1 Number of individuals and groups of large-sized soil animal in different land use types

圖2 不同土地利用類(lèi)型大型土壤動(dòng)物群落參數(shù)變化規(guī)律Fig.2 Parameters of large-sized soil animal communities in different land use types

2.2土壤動(dòng)物群落的多樣性 統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，大型土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)和DG指數(shù)在不同土地利用類(lèi)型之間存在顯著差異(P<0.05)。森林個(gè)體數(shù)量顯著大于草原，H′值顯著大于草甸草原(P<0.05)，J在4個(gè)土地利用類(lèi)型之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。森林具有最高的個(gè)體數(shù)量、類(lèi)群數(shù)、H′和DG，其次是森林草甸，草原最低，但草原H′顯著高于草甸草原(表2)。

由森林向草原過(guò)渡過(guò)程中，大型土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量和類(lèi)群數(shù)總體呈遞減趨勢(shì)，但個(gè)體數(shù)量在草甸草原有所升高，H′、J和DG亦呈遞減趨勢(shì)，C則呈遞增趨勢(shì)(表2、圖2)。

表2 不同土地利用類(lèi)型大型土壤動(dòng)物群落參數(shù)比較Table 2 Comparison of large-sized soil animal community in different land use types

3 討論

大型土壤動(dòng)物的種類(lèi)數(shù)量組成由于受外界環(huán)境條件的影響較大(包括自然地理?xiàng)l件、土壤理化因素等)，地帶或地區(qū)性差異往往非常顯著[20-21]，它們同環(huán)境因子間存在相對(duì)穩(wěn)定、密不可分的關(guān)系[22]。本研究表明，內(nèi)蒙古高原東南緣不同土地利用方式對(duì)大型土壤動(dòng)物群落具有較大的影響。壩上森林特殊的林地背景，以及較高的林木覆蓋度使其防風(fēng)固沙功能較強(qiáng)，土壤環(huán)境穩(wěn)定[23]，溫濕度適宜，凋落物層存有大量枯枝落葉、腐殖質(zhì)豐富，為土壤動(dòng)物提供了豐富的食物和優(yōu)越的生存環(huán)境，故土壤動(dòng)物的類(lèi)群數(shù)和個(gè)體數(shù)在4種土地利用方式中最高。森林草甸植物群落比草甸草原和草原復(fù)雜，生境異質(zhì)性明顯，所以相對(duì)后兩者來(lái)說(shuō)其類(lèi)群數(shù)較多，但其個(gè)體數(shù)量少于草甸草原，這可能與在草甸草原采樣時(shí)恰好采在蟻窩處而造成某種單一土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量增多有關(guān)。草原植被結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、植被覆蓋度最低，此外還受季節(jié)變化和放牧等因素的影響，導(dǎo)致其土壤動(dòng)物種類(lèi)和數(shù)量最少?？傊?，在內(nèi)蒙古高原東南緣4種不同的土地利用類(lèi)型中，草原具有最低的土壤動(dòng)物物種組成和個(gè)體數(shù)量；在草原向森林逐漸轉(zhuǎn)化過(guò)程中，多年生草本植物和喬木覆蓋起到了改善土壤結(jié)構(gòu)的作用，因此，土壤動(dòng)物的種類(lèi)與數(shù)量隨之增多。這表明，不同土地利用方式對(duì)大型土壤動(dòng)物群落具有較強(qiáng)的作用力，植被類(lèi)型、植被結(jié)構(gòu)、季節(jié)變化以及人為干擾等因素對(duì)土壤動(dòng)物群落起到關(guān)鍵作用，因此，在合理利用土地、提高土地生產(chǎn)力時(shí)應(yīng)該考慮這些因素的綜合效應(yīng)。

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