排孜麗耶·合力力,吾瑪爾·阿布力孜,阿麗亞·司地克

新疆大學生命科學與技術學院, 烏魯木齊 830046

土壤螨類是森林生態(tài)系統(tǒng)土壤動物的重要組成部分,通過自身活動與攝食參與土壤有機質分解和礦化,改善土壤結構,調控地上與地下生物間的物質循環(huán)和能量流動[1- 3]；而且對環(huán)境變化敏感,是指示植被演替、環(huán)境干擾及氣候變化等的重要生物學指標[4- 5]。研究表明,生境變化和地表植被類型通過改變凋落物的組成與數量,對直接取食凋落物的土壤螨類會產生顯著影響[6- 8]；地上植被組成的改善也會通過土壤理化性質改變而間接影響土壤螨類的分布,如使土壤螨類類群更豐富、結構更復雜、群落結構異質性和多樣性更高[9- 10]。另外,在森林生態(tài)系統(tǒng)中放牧和旅游等人類活動、土地利用類型(林型)、土壤微環(huán)境及其管理方式等顯著影響土壤螨類群落結構[10-14]。到目前為止,我國從熱帶、亞熱帶到溫帶,從森林、草地、沙漠到濕地、農田到城市等諸多生態(tài)系統(tǒng)都開展了相關研究。從全國范圍來看,已有的研究主要集中在東部,而西北干旱區(qū),尤其是新疆土壤螨類群落多樣性方面研究報道還很少,有關土壤螨類群落多樣性與環(huán)境因素關系的研究更是鮮見報道[15-19]。

新疆天山森林公園位于烏魯木齊市東南部的天山北坡,距離烏魯木齊70 km,1992年12月確定為自治區(qū)級森林公園,總面積為3918 km2,主要樹種為云杉。森林生長在陰坡,集中分布在海拔1400—2800 m之間,森林呈塊狀或帶狀與山地草原相間分布,其建群樹種是雪嶺云杉(Piceaschrenkiana),在整個林區(qū)占絕對優(yōu)勢,并與其他喬灌木構成有規(guī)律的植被垂直景觀。天山森林公園風景區(qū)具有雪峰、森林、草地、高山、怪石、瀑布等多種自然景觀和植被類型。由于以往交通不便等原因,使其仍然保留著森林生態(tài)系統(tǒng)的原始性和自然資源的豐富性。但近年來,由于過度放牧和旅游活動頻繁,該森林公園生態(tài)環(huán)境已出現不同程度的退化,土壤質量狀況以及土壤生物多樣性等都發(fā)生了較大的變化。迄今為止,針對天山森林公園的研究主要涉及到植被、昆蟲以及脊椎動物生態(tài)分布等方面。然而,天山森林公園土壤螨類群落多樣性及其與主要環(huán)境影響因素關系尚不清楚。因此,本研究將深入了解土壤螨類群落多樣性及其與環(huán)境因素間的關系,為森林生態(tài)系統(tǒng)科學管理、土壤環(huán)境質量生物評價及生物多樣性保護提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況和樣地選擇

研究區(qū)域位于新疆米泉林場(87°48′—88°08′E,43°42′—43°56′N),海拔1400—3200 m,東西寬26 km,南北長23 km,林區(qū)總面積4萬hm2,林業(yè)用地2.87萬hm2,森林覆蓋率67.98%。屬北溫帶大陸性氣候,水熱條件良好,冬暖夏涼,雨量豐富,年平均氣溫-11.6℃,比平原高4℃,極端最低氣溫-33.4℃,7月平均氣溫15℃,極端最高氣溫30.5℃,年降水量500 mm,積雪20 cm。土壤為亞高山草甸土、灰褐色森林土、栗鈣土及灰鈣土。根據研究區(qū)的植被生境分布和實際情況設計長達20 km的兩條樣帶,在每條樣帶上分別選擇了草甸草原、針葉林、林間草地、針闊混交林、闊葉林、苗圃林、灌木林7種典型生境,用GPS定位系統(tǒng)測量各樣地的海拔和經緯度,使用地溫計測量每樣地不同土層溫度,各生境具體情況見表1。

1.2 采樣方法

分別在2014年4、7、9月及11月中旬對天山森林公園兩條樣帶上選擇了7種典型生境進行定點采樣。每個生境內設置3個20 m×20 m的樣方,每個樣方內隨機選取5個樣點,每個樣點間隔5 m左右,在每樣點內按對角線法采5個環(huán)刀樣品,環(huán)刀樣品容積為100 cm3采樣器,分4個土層(0—5、5—10、10—15、15—20 cm)進行采樣,共采集560個樣。同時在各樣點采集一份混合土樣待測土壤理化性質。將所有土樣裝入保鮮袋帶回實驗,采用改良的Tullgren干漏斗法將中小型土壤動物從土壤樣品中分離出來,并制作裝片。螨類標本依據尹文英、青木淳一、江原昭三、Balogh J和Balogh P以及Krantz GW和Walter DE等的分類檢索方法進行分類鑒定,一般鑒定到屬級分類單元[20-24]。

表1 新疆天山森林公園7種典型生境分布特點

1.3 主要環(huán)境因子的測定

在調查土壤螨類的同時,測定各采樣點的主要環(huán)境因子(土壤容重、溫度、濕度、pH、有機質、全氮、全磷、全鉀和總鹽含量)。土壤容重采用土壤環(huán)刀法；土壤溫度和土壤酸堿分別使用地溫計和土壤酸度計測定；土壤水分含量采用烘干法測定(GB 7172—1987),按照以下公式計算含水率：含水率(%)=(G0-G2)(濕土重-干土重)/G2×100%。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀-硫酸溶液氧化法(GB 9834—1988)測定。土壤全鉀含量參照GB 9836—1988法測定；土壤全磷含量參照GB 9837—1988法測定；土壤全氮含量參照GB 7173—1987法測定；總鹽量采用水溶性鹽總量(質量法)測定(NY/T 1121.16—2006)[14,30]。

1.4 數據處理

對7種生境間土壤螨類群落組成和數量進行多樣性分析[18]：

(2)Margalef 豐富度指數(M)：M=(S-1/lnN)

(4)Simpson 優(yōu)勢度指數(C)：C=∑(ni/N)2

(5)Jacccard 群落相似性系數(q)：q=c/(a+b-c)

式中,N為群落的總個體數,S代表土壤螨類的總類群數,Pi代表第i類土壤螨類的個體數與土壤螨類總個體數的比,ni為第i類群個體數。a為群落A含有的全部種類,b為群落B含有的全部種類,c為群落A與B的共有種類。采用Canoco 4.5軟件分析土壤螨類群落物種重要值與環(huán)境變量的關系。在進行排序分析之前,首先對物種矩陣做除趨勢對應分析(Detrended Correspondence Analysis, DCA),結果顯示,所有排序的最長軸長度小于3,因此適合選用冗余分析(Redundancy Analysis, RDA)排序方法?？紤]到環(huán)境因子的多樣性可能導致排序結果的不可靠,在進行RDA分析前,計算了環(huán)境因子的膨脹系數(inflation factor, IFs)。結果表明,所有環(huán)境因子的膨脹系數均小于10,說明環(huán)境因子間的共線性十分微弱,可以不予考慮。同時為了最小化稀有物種對結果的影響,分析前刪除了出現在樣方數少于3個的物種。所有排序的顯著性均由Monte Carlo 隨機置換(499次,P<0.05)檢驗進行檢驗。為了最小化稀有物種對排序結果的影響,對所有排序都執(zhí)行了稀有物種的降權處理,最后用Canoco Draw繪制RDA排序圖。采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著差異法(LSD)比較不同數據組間的差異,單因素方差分析使用SPSS 19.0軟件輔以Excel 2010實現。

2 結果與分析

2.1 土壤螨類群落組成和數量變化

天山森林公園7種不同生境共捕獲土壤螨類24399只成體螨類標本,屬于4目56科108屬(包括9個中國新記錄屬,見表2),其中甲螨亞目21814只,40科81屬,占總數的89.4%；中氣門亞目2131只,10科16屬,占總數的8.73%；前氣門亞目416只5科9屬,占總數的1.71%；無氣門亞目38只,1科2屬,占總數的0.16%,見表2。

續(xù)表屬名GeneraⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ總數Total密度Density百分比/%Percentage豐富度Abundance點肋甲螨屬Punctoribates03000744446194877± 1940.80 +韁板鰓甲螨屬Chamobates364260643216196886±196 0.80 +菌甲螨屬Scheloribates020109925618816552961±655 2.68 ++全菌甲螨屬Perscheloribates049012001980361.7±80 0.33+刀肋甲螨屬Cultroribula086027926644011813±401 1.64 ++足肋甲螨屬Podoribates1080001200120543±120 0.49 +爪甲螨屬Unguizetes10015500680303531596±353 1.45 ++桿棱甲螨屬Mochlozetes012005001776.9±17 0.07 +毛甲螨屬Trichoribates022000002299.5±22 0.09+裂頭甲螨屬Fissicepheus0500200731.6±7 0.03 +殘領甲螨屬Defectamerus0400100522.6±5 0.02 +佐渡蘚甲螨屬Sadocepheus100008042299.5±22 0.09 +小尖棱甲螨屬Ceratozetella10400000050226.1±50 0.20 +尖棱甲螨屬Ceratozetes3649210102028417010924936±1092 4.48 ++肩翅尖棱甲螨屬Diapterobates000001601672.3±16 0.07 +鱗頂甲螨屬Lepidozetes0312546032084308603888±860 3.52 ++盾頂甲螨屬Scutozetes03782135830482681212±268 1.10 ++隱肋甲螨屬Costeremus050312002090.4±20 0.08+梁甲螨屬Lamellobates020000002090.4±20 0.08 +木單翼甲螨屬Xylobates0300000313.6±3 0.01+全單翼甲螨屬Perxylobates000000229±2 0.01+小甲螨屬Oribatella238450224939284120200245511099±245510.06 +++蛇輪甲螨屬Ophidiotrichus05900002483375.2±83 0.34 +足肋甲螨屬Podoribates0001470010157709±157 0.64 +角翼甲螨屬Achipteria03400470086388±86 0.33 +圓單翼甲螨屬Peloribates0000500522.6±5 0.02+瘤前翼甲螨屬Peloptulus0603441407205802622±580 2.38 ++角甲螨屬Ceratoppia02012636142243391532±339 1.39 ++真前翼甲螨屬Eupelops2418616017846144642097±464 1.90 ++無前翼甲螨屬Anachipteria4000000418.1±4 0.02 +原大翼甲螨屬Protokalumma1462001040090406.9±4060.37 +副大翼甲螨屬Parakalumma0180300223104±230.09 +大翼甲螨屬Galumna08609081616216976.5±216 0.89 +全大翼甲螨屬Pergalumna05205410222140632.9±140 0.57 +革賽螨屬Gamasellus1908040648163621636±362 1.48 +上厲螨屬Hyperlaelaps03606052388194877.1±194 0.80 +蟲穴螨屬Zercon08433848038125202350±520 2.13 ++囊螨屬Asca12220004038171.8±38 0.16 +滑綏螨屬Leioseius00008641881.4±18 0.07 +毛綏螨屬Lasioseius0434000038171.8±38 0.16 +美綏螨屬Ameroseius07422514588181818.3±181 0.74 +新曲厲螨屬Neocypholaelaps0000400418.1±4 0.02 +鈍綏螨屬Amblyseius0300400438171.8±38 0.16 +植綏螨屬Phytoseius02010124163698443±98 0.40 +盲走螨屬Typhlodromus0000600627.1±6 0.02 +Mixozercon Hala?ková, 196320140022844144651±144 0.59 +小全盾螨屬Holostaspella08442168696384341962±434 1.78 ++尾綏螨屬Uroseius082064626117.5±26 0.11 +雙革螨屬Digamasellus00040601045.2±10 0.04 +

續(xù)表屬名GeneraⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ總數Total密度Density百分比/%Percentage豐富度Abundance新似巨須螨屬Neocunaxoides0400000418.1±4 0.02 +巨須螨屬Cunaxa0481018014002521139±252 1.03 ++擬邦佐螨屬 Pseudobonzia01240050066298.4±66 0.27 +Neomolgus Oudemans, 193708050001358.8±13 0.05 +管吸螨屬Cyta240001001672.3±16 0.07 +土皮須螨屬Ledermuelleria06070001358.8±13 0.05 +長須螨屬Stigmaeus000010001045.2±10 0.04 +扁螨屬Pentamerismus300001001358.8±13 0.05 +隱爪螨屬Nanorchestes0002180029131.1±29 0.12 +苔螨屬Bryobia0300020522.6±5 0.02+嗜粉螨屬Aleuroglyphus0900014023104±23 0.09 +脂螨屬Lardoglyphus06004001045.2±10 0.04 +個體數(N) Individuals251778461128467034042756207824399110307±243100.00類群數(S) Group number34873051626154108

+++：優(yōu)勢類群Dominant groups(>10%)；++：常見類群Common groups(1%—10%)；+：稀有類群Rare group(<1%)

對整個研究區(qū)域來說,小甲螨屬Oribatella為優(yōu)勢類群,占總個體數的10.09%；三皺甲螨屬Rhysotritia、直卷甲螨屬Archoplophora、上羅甲螨屬Epilohmannia、懶甲螨屬Nothrus和禮服甲螨屬Trhypochthonius等28屬為常見類群,占總個體數的71.69%。古甲螨屬Palaeacarus、短甲螨屬Brachychthonius、滑縫甲螨屬Liochthonius、長毛縫甲螨屬Trichthonius及卷甲螨屬Phthiracarus等79屬為稀有類群,占總數的18.22%。

七種不同生境土壤螨類個體數和類群數時空分布均有顯著差異(P<0.05)。其中個體數水平分布表現為針葉林>針闊混交林>闊葉林>苗圃林>草甸草原>灌木林>林中草地。類群數依次為針葉林>苗圃林>闊葉林>灌木林>針闊混交林>草甸草原>林中草地。

根據七種不同生境捕獲土壤螨類個體數和類群數,分別進行群落多樣性、相似性及相關性比較分析。Shannon-Wiener多樣性指數(H)針葉林最高,而林中草地最低,其順序依次為針葉林>苗圃林>闊葉林>灌木林>針闊混交林>草甸草原>林中草地；Simpson優(yōu)勢度指數(C)林中草地最高,苗圃林最低,其順序依次為林中草地>草甸草原>針闊混交林>灌木林>闊葉林>針葉林>苗圃林。相關性分析表明,在七種不同生境之間土壤螨類群落多樣性指標均有顯著差異(P< 0.05),但針葉林環(huán)境個別指標的差異不太明顯,見表3。

表3 新疆天山森林公園不同生境土壤螨類群落多樣性指標之間的相關性

數據以平均值標準誤形式表示,不同小寫字母代表不同生境間具有統(tǒng)計學顯著差異,P<0.05

同一個生境不同季節(jié)土壤螨類群落多樣性特征存在顯著差異(P<0.05)。從不同指標看,秋季多樣性指數和豐富度指數在各生境中均最高,而優(yōu)勢度指數最低,顯示出多樣性指數和優(yōu)勢度指數呈負相關關系,見圖1。

圖1 新疆天山森林公園不同生境土壤螨類多樣性特征指數季節(jié)動態(tài)Fig.1 Diversity indices of soil mites in different habitats of Tianshan forest park of Xinjiang

根據各生境種類組成的相似程度,計算出不同生境間的群落相似性系數,結果見表4。

表4 新疆天山森林公園不同生境土壤螨類群落相似性指數(q)

當0

由表4可見,7種不同生境土壤螨類群落間的Jaccard相似性系數具有較大的差異,針葉林和苗圃林之間相似性系數最大(0.6279),草甸草原和針闊混交林之間相似性系數最低(0.2206)。由于針葉林和苗圃林兩種生境的植被均為高大喬木,具有較厚的凋落物層,并土壤條件類似,而草甸草原和針闊混交林這兩種生境的植被、土壤環(huán)境及人為干擾等差異較大。所有系數中有14個系數在0.25和0.50之間表現為中等不相似,而7個系數在0.50和0.75之間表現為中等相似。

2.2 土壤螨類群落特征與環(huán)境因子的關系

環(huán)境因子相關性分析表明,在七種不同生境土壤環(huán)境因子中除了土壤溫度和土壤pH以外其他環(huán)境因素之間均有顯著差異(P<0.05),結果見表5。

表5 新疆天山森林公園不同生境土壤環(huán)境因子的相關性

為探討不同生境土壤環(huán)境因素對土壤螨類群落多樣性特征的影響,采用One-way ANOVA和Pearson 相關性分析方法進行分析,相關分析結果見表6。

由表6可知,螨類類群數與海拔、土壤溫度、濕度和土壤有機質存在顯著的相關關系(P<0.05)；多樣性指數(H)與海拔高度、土壤溫度、濕度、容重、有機質和全氮含量存在顯著的相關關系(P<0.05),其中多樣性指數(H)與有機質含量呈極顯著的相關關系(P<0.01)；豐富度指數(M)與海拔高度、土壤溫度、濕度、容重和有機質含量存在顯著的相關關系(P<0.05)；優(yōu)勢度指數(C)與土壤溫度和濕度存在顯著的相關關系(P<0.05),均勻性指數與土壤溫度和濕度存在顯著的負相關關系(P<0.05)。

表6新疆天山森林公園不同生境土壤螨類群落多樣性指標與環(huán)境因子的相關性

Table6CorrelationbetweendiversityindicesofsoilmitecommunitiesandenvironmentalfactorsindifferenthabitatsofTianshanforestparkofXinjiang

環(huán)境因素Environmental factors個體數 (N)Individual number類群數(S)Group number多樣性指數(H)Shannon-Wiener index豐富度指數(M)Margalef index優(yōu)勢度指數(C)Simpson index均勻度指數(E)Pielou index海拔Altitude/m0.893??0.714?0.693?0.790?-0.6070.321土壤溫度Soil temperature/℃-0.857??-0.750?-0.752?-0.870??0.679?-0.393?土壤含水量Soil Water Content/%0.857??0.750?0.723?0.808?-0.679?0.393?土壤容重Bulk density/(g/m3)-0.321-0.321-0.457?-0.6380.143-0.071土壤pH Soil pH0.179-0.107-0.315-0.1530.250-0.607土壤有機質Soil organic matter/(g/kg)0.786??0.357?0.321??-0.504?-0.214-0.214土壤全氮Total nitrogen/(g/kg)0.750?0.4290.413?0.602-0.286-0.071土壤全磷Total phosphorus/(g/kg)0.536-0.0710.1680.3370.286-0.643土壤全鉀Total potassium/(g/kg)0.1070.0710.1870.062-0.055-0.036土壤總鹽量Total salt content/(g/kg)0.999??0.679?0.4130.53-0.5820.214

*P< 0.05,**P< 0.01

為進一步探討不同生境土壤理化性質對土壤螨類群落的影響,采用冗余分析(RDA)方法進行分析,分析結果見圖2和3及表5和6。

從排序圖2可知,28個樣地土壤螨類群落的相對位置,其中17個樣地位于第2排序軸的左側,這些樣地與環(huán)境因子土壤有機質、含水量、溫度和全氮含量相對應,表征了這些樣地土壤容重、全磷、全鉀、pH值、海拔和全鹽量較低的特征；另外11個樣地位于第二排序軸的右側,與土壤環(huán)境因子土壤容重、全磷、全鉀、pH值、海拔和全鹽量相對應,表征了這些樣地土壤有機質、含水量、溫度和全氮含量較低的特征。

由圖3和表7可知,所有環(huán)境因子共解釋了土壤螨類群落物種組成變異的82.1%。排序軸Axis 1解釋了34.8%的生境變化,與土壤環(huán)境因子之間的相關系數為0.909,即解釋了土壤螨類群落與環(huán)境之間關系的34.8%。排序軸Axis 2進一步解釋了7.5%的生境變化,與土壤環(huán)境因子之間的相關系數為0.897,解釋了土壤螨類群落與環(huán)境之間關系的27.3%。排序軸Axis 1和排序軸Axis 2共同解釋了62.1%的土壤螨類群落與土壤環(huán)境之間的關系。蒙特卡羅置換檢驗顯示,十種環(huán)境因子與全部排序軸均存在極顯著的相關性(F=7.355,P=0.002)。物種組成累積解釋量和物種-環(huán)境關系累積解釋量分別達82.0%和99.5%,說明排序效果良好。其中排序軸1主要反映了容重和全鉀、全磷、pH對土壤螨類分布的影響,排序軸2主要反映了、土壤溫度、全氮、有機質、含水量對土壤螨類分布的影響。

研究表明,不同環(huán)境因素對土壤螨類群落多樣性的影響具有一定的差異。土壤螨類群落的變化與海拔、濕度、有機質和全氮含量極顯著相關(P< 0.01),其中土壤濕度對土壤螨類的變化影響最大。

從排序圖3可知,土壤螨類主要類群與環(huán)境因子之間的相互關系,不同類群受環(huán)境因子的影響程度明顯不同。其中下珠足甲螨屬Hypodamaeus、貪頸尖棱甲螨屬Jugatala、三皺甲螨屬Rhysotritia、龍骨足甲螨屬Eremaeus和菌板鰓甲螨屬Mycobates受全磷、全氮、有機質含量及pH的影響較大,而巨須螨屬Cunaxa、刀肋甲螨屬Cultroribula、四奧甲螨屬Quadroppia、瘤前翼甲螨屬Peloptulus、蓋頭甲螨屬Tectocepheus、鱗頂甲螨屬Lepidozetes、小甲螨屬Oribatella、菌甲螨屬Scheloribates、小奧甲螨屬Oppiella、直卷甲螨屬Archoplophora則受全磷、有機質、全氮含量及pH的負面影響較大；爪甲螨屬Unguizetes、麗甲螨屬Liacarus和革賽螨屬Gamasellus受鹽總量的影響較大；懶甲螨屬Nothrus主要受海拔的影響；表珠甲螨屬Epidamaeus和真前翼甲螨屬Eupelops受全鉀和含水量的影響；蟲穴螨屬Zercon、點肋甲螨屬Punctoribates、全盾螨屬Holostaspella、上羅甲螨屬Epilohmannia、洼甲螨屬Camisia、禮服甲螨屬Trhypochthonius受容重和土壤溫度的影響較大；角甲螨屬Ceratoppia和若甲螨屬Oribatula受全鉀含量的負面影響。排序圖上的距離小,說明它們在樣方中的分布差異較小。

表7新疆天山森林公園環(huán)境因子與RDA前4個排序軸的相關系數及排序摘要

Table7CorrelationcoefficientsbetweenenvironmentalvariablesandthefirstfourRDAordinationaxesandordinationsummaryinTianshanforestparkofXinjiang

環(huán)境因子及排序摘要Environmental factors and ordination summary排序軸1 Axis 1排序軸2 Axis 2排序軸3 Axis 3排序軸4 Axis 4環(huán)境因子 海拔 Altitude0.2799??0.50580.5471-0.5597 Environmental variables土壤溫度ST Soil temperature0.0872??-0.1474??-0.1168??0.0648??含水量SWC Soil water content0.5288-0.1518??0.0162-0.4994容重BD Bulk density-0.6699??0.51430.22630.1800土壤pH Soil pH-0.0321??0.31160.10860.4646有機質SOM Soil organic matter0.8062??-0.1074??0.1200??-0.2046??全氮TN Total nitroge0.6639??-0.0652-0.1627??-0.5105全磷TP Total phophorus-0.1394??0.58100.1441-0.2632??全鉀TK Total potassium0.0091??0.7995-0.1157??-0.1555總鹽量TSC Total salt content0.0871??0.6766-0.4644-0.4593??RDA排序摘要Ordination summary特征值 Eigenvalues0.3480.2730.1250.075物種-環(huán)境相關性 Species-environment correlations0.9090.8970.7840.755物種累積百分比方差 Cumulative percentage variance of species data34.862.074.582.0物種-環(huán)境關系方差的累積百分比 Cumulative percentage variance of species-environment relation52.666.580.199.5所有典范軸的顯著性測驗 Significance test for all canonical ordination axes F=5.355P=0.0020

圖2 新疆天山森林公園不同生境樣地與環(huán)境因子的RDA二維排序圖Fig.2 Biplot between different habitats and environmental factors in Tianshan forest park of XinjiangAltitude：海拔Altitude；ST：土壤溫度Soil temperature；SWC：土壤含水量Soil Water Content；BD：容重Bulk density；pH：土壤pH；SOM：土壤有機質Soil organic matter；TN：全氮Total nitrogen；TP：全磷Total phosphorus；TK：土壤全鉀Total potassium；TSC：總鹽量Total salt content

圖3 新疆天山森林公園土壤螨類群落和環(huán)境因子的RDA排序圖Fig.3 Biplot between soil mite communities and environmental factors in Tianshan forest park of XinjiangOrib：小甲螨屬Oribatella；Oppi：小奧甲螨屬Oppiella；Quad：四奧甲螨屬Quadroppia；Rhys：三皺甲螨屬Rhysotritia；Cera：尖棱甲螨屬Ceratozetes；Trhy：禮服甲螨屬Trhypochthonius；Myco：菌板鰓甲螨屬Mycobates；Sche：菌甲螨屬Scheloribates；Tect：蓋頭甲螨屬Tectocepheus；Cami：洼甲螨屬Camisia；Lepi：鱗頂甲螨屬Lepidozetes；Liac：麗甲螨屬Liacarus；Pelo：瘤前翼甲螨屬Peloptulus；Zerc：蟲穴螨屬Zercon；Noth：懶甲螨屬Nothrus；Hypo：下珠足甲螨屬Hypodamaeus；Epid：表珠甲螨屬Epidamaeus；Oriba：若甲螨屬Oribatula；Cult：刀肋甲螨屬Cultroribula：Ungu：爪甲螨屬Unguizetes；Arch：直卷甲螨屬Archoplophora；Juga：貪頸尖棱甲螨屬Jugatala；Cerat：角甲螨屬Ceratoppia；Eupe：真前翼甲螨屬Eupelops；Epil：上羅甲螨屬Epilohmannia；Gama：革賽螨屬Gamasellus；Holo：全盾螨屬Holostaspella；Cuna：巨須螨屬Cunaxa；Erem：龍骨足甲螨屬Eremaeus；Punc：點肋甲螨屬Punctoribates

3 討論

3.1 土壤螨類群落結構特征

土壤螨類群落組成和結構特征在很大程度上受區(qū)域氣候和小環(huán)境的影響[12- 14,25]。天山森林公園土壤螨類資源豐富,現已鑒定出56科108個屬,其中發(fā)現了9個中國新記錄屬(PleodamaeusPaschoal, 1983、PlesiodamaeusGrandjean, 1954、AdrodamaeusPaschoal, 1983、OdontodamaeusPaschoal,1982、JoshuellaWallwork, 1972、Crotonia Thorell, 1876、NeomolgusOudemans, 1937、MixozerconHala?ková, 1963、StachyoppiaBalogh, 1961)。整個研究區(qū)域來說Oribatella屬為優(yōu)勢類群,在不同生境土壤螨類個體數及類群數之間均存在顯著差異(P< 0.05),這與我國其他區(qū)域的一些研究結果基本一致[26-34],但存在一定的差異。Maribie 等對不同土地利用類型下土壤螨類群落研究表明菌甲螨屬Scheloribates和奧甲螨屬Oppia為優(yōu)勢類群[1,16]。九華山土壤螨類的優(yōu)勢類群為木單翼甲螨屬Xylobates,菌甲螨屬Scheloribates和大翼甲螨屬Galumna[26]、烏魯木齊南部山區(qū)土壤螨類中小奧甲螨屬Oppiella為優(yōu)勢類群[29]；新疆喀納斯國家級自然保護區(qū)土壤螨類群落中甲螨屬Oppia,蓋頭甲螨屬Tectocepheus,釘棱甲螨屬Passalozetes和菌甲螨屬Scheloribates為優(yōu)勢類群[30]。已有研究表明,較強的人為干擾會減少稀有類群和特有類群數量,而對優(yōu)勢類群數量影響不大[25-28]。環(huán)境條件的空間差異對土壤螨類群落具有很大的影響,生境的分異構成了螨類群落分化的基礎,環(huán)境的差異與螨類的適應協(xié)同作用形成了各個與一定環(huán)境相聯系,具有一定內部結構的螨類群落[27-32]。

大量研究表明土壤螨類群落結構和多樣性與林地植被成分密切相關,凋落物為林地土壤生態(tài)系統(tǒng)有機質物質的主要來源,其數量和性質可能對土壤螨類群落產生決定性的影響[33-35]。溫度和濕度也是影響土壤螨類群落及多樣性的最重要因子,其種類和數量與土壤溫度和有機質存在顯著的正相關關系[37-38],相對較高的地表溫度有利于凋落物的分解,而凋落物分解越快,土壤螨類獲得食物資源越多,從而使得土壤螨類群落多樣性升高[40]。

研究區(qū)域七種不同生境土壤螨類群落多樣性均有顯著差異,此種差異與土壤環(huán)境的利用方式、水熱條件,植被類型以及凋落物層有關[39],針葉林和苗圃林生境的凋落物較厚,土壤有機質含量高,人為干擾相對較少,因此個體數和類群數多,群落多樣性及豐富度均較高。林中草地生境的多樣性最低,這可能與該生境凋落物較少且人為干擾較大有關。分析表明,群落內的物種越豐富,其多樣性就越高,同時多樣性指數也受均勻度的影響,群落內物種分布越均勻,則優(yōu)勢度越小,相反群落內物種分布不均勻,則優(yōu)勢度就越大[39- 40]。相似性指數是衡量生境與土壤螨類關系的一個重要指標,七種生境類型之間土壤螨類群落相似性屬于中等不相似,說明該區(qū)域所選生境類型之間差異較大、代表性強,因而具有實際研究意義。由于土壤螨類對微環(huán)境的細微變化特別敏感,隨著土壤環(huán)境變化其群落結構及多樣性指標都發(fā)生較大的變動,故其群落多樣性特征可作為檢測環(huán)境質量優(yōu)劣的良好指示指標[39- 40]。

3.2 土壤螨類群落與環(huán)境因子的相關性

土壤螨類在一定的環(huán)境條件下生存和繁衍,因此環(huán)境因子與土壤螨類的關系很密切。同一環(huán)境因子在不同生境對其土壤螨類有不同的作用和體現,不同環(huán)境因子在同一生境對其土壤螨類也有不同的影響[30,34]。本研究表明土壤螨類群落多樣性與土壤全氮、全磷、有機質及海拔之間的關聯作用大,其中有機質和全氮含量呈正相關關系,而土壤pH呈負相關關系,并各生境有機質及全氮含量的變化趨勢與土壤螨類群落多樣性動態(tài)具有一致性,這與國內外研究結果基本一致[32- 34,40]。研究表明,植被結構通過改變微氣候環(huán)境和土壤理化性質影響土壤螨類的種群密度。土壤理化性質中,土壤容重、水分、養(yǎng)分元素,甚至是重金屬含量均是影響土壤螨類分布的重要因素[13,41]。螨類密度和Shannon-Wiener多樣性指數與土壤pH、濕度、土壤溫度呈顯著正相關,而均勻度指數與土壤全鉀呈顯著正相關,與土壤全氮呈顯著負相關；優(yōu)勢度指數與土壤全氮呈顯著正相關?；貧w分析表明,土壤有機質、全氮、濕度和海拔是影響土壤螨類群落多樣性的主要因素[41-43]。相關分析表明,土壤螨類群落與環(huán)境因子之間的關系是海拔、溫度、降水量、凋落物以及人為干擾等諸多因素的綜合作用可以通過改變土壤理化性質而對土壤螨類群落多樣性產生影響[44-45]。

4 結論

(1) 新疆天山森林公土壤螨類資源豐富,已鑒定出56科108屬,其中9屬為中國新紀錄屬。土壤螨類群落多樣性較高,并在不同生境間螨類的個體數、類群數和多樣性指數均存在著顯著的差異性,同一個生境不同季節(jié)土壤螨類群落多樣性特征存在顯著差異(P<0.05)。

(2)RDA分析表明,土壤螨類生態(tài)分布與環(huán)境因子的關系密切,十種環(huán)境因子與全部排序軸間均存在極顯著的相關性,其中海拔、土壤含水量和土壤有機質對土壤螨類群落分布的影響最大。排序軸Axis 1和排序軸Axis 2共同解釋了62.1%的土壤螨類群落與土壤環(huán)境之間的關系,物種組成累積解釋量和物種-環(huán)境關系累積解釋量分別達82.0%和99.5%。