黃玉梅，王若然，羅智丹，李 向，鄧楚璇

(四川農(nóng)業(yè)大學 風景園林學院，四川 成都 611130)

作為當今世界三大生態(tài)環(huán)境災難之一，酸雨給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴重破壞。中國已成為世界第三大酸雨區(qū)，其中，西南地區(qū)降水酸性最強，是國內(nèi)主要酸雨區(qū)[1]。除形勢嚴峻的酸雨污染以外，除草劑對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響同樣不能小覷。我國化學除草劑使用量逐年遞增，并已超過殺蟲劑和殺菌劑[2]。草坪是改善生態(tài)環(huán)境的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是城市綠地系統(tǒng)中不可缺少的成分[3]。作為草坪土壤生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的生命形式，土壤動物在維持生態(tài)系統(tǒng)功能中起著至關(guān)重要的橋梁紐帶作用[4]，如促進有機物的分解、儲存、釋放和物質(zhì)循環(huán)[5]，通過取食和非取食活動實現(xiàn)對土壤C和N的礦化[6]，貢獻根際生態(tài)功能，影響植物演替等[7]。

酸雨和除草劑都最終作用于土壤生態(tài)系統(tǒng)：酸雨會對草坪葉片表皮結(jié)構(gòu)造成破壞，限制其光合作用[8]；除草劑會直接殺死靶標植物，或停留在非靶標植物中通過食物鏈對草坪生態(tài)系統(tǒng)中的生物造成影響。二者還會通過改變土壤pH值、酶活性、有機質(zhì)等相互作用：酸雨能改變土壤對磺酰脲類除草劑的吸附能力[9]；除草劑則會通過影響酸雨中N元素的氨化、硝化和反硝化作用從而影響酸雨毒性發(fā)揮[10]。依照酸雨酸度和除草劑種類，這種相互作用是非常具體的。研究表明，直接觸殺和改變土壤環(huán)境都會對土壤動物的群落組成、分布產(chǎn)生重要影響[11-12]。Makkonen等[13]證實，酸化土壤會造成微節(jié)肢土壤動物生理、數(shù)量、類群等發(fā)生變化。除草劑對蚯蚓同樣具有毒性[14-15]，甚至會影響其卵繭孵化，使之數(shù)量減少[16]。目前，關(guān)于酸雨和除草劑對土壤動物影響的研究，大都停留在森林生態(tài)系統(tǒng)或農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，對城市生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)注不夠，而且主要集中于單一脅迫。為此，研究模擬酸雨和除草劑在單一及復合條件下對土壤動物的作用，以期為保護城市草坪生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性、合理養(yǎng)護城市草坪提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于四川省成都市溫江區(qū)(103°41′～103°55′E，30°36′～30°52′N)，屬岷江沖積平原，平均海拔540 m。研究區(qū)域?qū)賮啛釒駶櫦撅L氣候，四季分明，日照偏少，無霜期較長，年極端最高氣溫36 ℃，年極端最低氣溫-5 ℃，年均氣溫16.0 ℃，年均降水量972 mm，年平均日照時數(shù)1 168 h，平均相對濕度84%，平均風速1.3 m·s-1，主要土壤類型為灰色沖積土。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 酸雨溶液和除草劑溶液的配制

據(jù)成都市生態(tài)環(huán)境局監(jiān)測資料顯示，近5 a來，成都市降水pH值最低為3.93，屬強酸雨。結(jié)合相關(guān)文獻資料[17-18]，用分析純硫酸和硝酸按物質(zhì)的量之比5∶1的比例配成母液。用蒸餾水將母液調(diào)配、稀釋成pH值分別為2.5、3.5和4.5的酸性水溶液，進行模擬酸雨淋澆，同時以pH值6.5的蒸餾水(DW)作為對照。

選用城市禾本科草坪常用的除闊葉雜草除草劑——使它隆20%乳油(4-氨基-3，5-二氯-6-氟-2-吡啶氧乙酸，江蘇中旗作物保護股份有限公司生產(chǎn))進行試驗。該除草劑為選擇性、內(nèi)吸傳導型除草劑。參照該除草劑常規(guī)施用情況，設(shè)置高、中、低3個施用梯度和對照，其中，使它隆20%乳油的體積分數(shù)分別為0.4%、0.2%、0.1%和0[19]。

1.2.2 樣地設(shè)置

在四川農(nóng)業(yè)大學成都校區(qū)內(nèi)選取生長均勻、健康狀況良好、人為干擾較少的高羊茅(Festucaarundinacea)草坪作為試驗樣地。采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)酸雨pH值(A)和除草劑施用水平(B)2個因素，酸雨pH值設(shè)3個水平(AL，pH=4.5；AM，pH=3.5；AH，pH=2.5)，除草劑施用水平設(shè)3個水平(BL，使它隆20%乳油體積分數(shù)0.1%；BM，使它隆20%乳油體積分數(shù)0.2%；BH，使它隆20%乳油體積分數(shù)0.4%)，共計16個處理：單一酸雨處理(AL、AM、AH)，單一除草劑處理(BL、BM、BH)，酸雨和除草劑復合處理(ALBL、ALBM、ALBH、AMBL、AMBM、AMBH、AHBL、AHBM、AHBH)，以及1個空白對照(DW)。其中，單一除草劑的3個處理均配以DW的模擬降水。在樣地內(nèi)設(shè)置3個區(qū)組作為重復，區(qū)組之間留有10 m緩沖區(qū)，每個區(qū)組中設(shè)置16個小區(qū)，每個小區(qū)面積2 m×2 m=4 m2，小區(qū)隨機排列。小區(qū)之間留足夠?qū)挼母綦x寬度(30 cm)，防止相互之間的干擾。

于2017年9月1日噴淋除草劑和酸雨，之后每4周噴灑除草劑一次，每1周噴淋酸雨一次，至2017年11月24日停止噴淋。參照相關(guān)文獻[20]和除草劑常規(guī)使用情況確定酸雨和除草劑施用量，噴施除草劑的時間為晴天的10：00，噴淋模擬酸雨的時間為16:00，采用人工方式均勻噴灑至草坪草表面。每個小區(qū)噴灑除草劑每次0.25 L、酸雨溶液每次5 L，即每次僅增加1.25 mm的降水量，但確保溶液能較均勻地浸潤表層土。整個試驗過程共噴淋除草劑3次，酸雨溶液12次。

1.3 樣品采集與鑒定

采樣在每周噴淋完酸雨的第2天進行，3個區(qū)組各16個小區(qū)，每個小區(qū)設(shè)置12個采樣點，每次隨機取其中之一。大型、中小型干生和中小型濕生土壤動物每次分別采集土樣，即每次取得16×3×3=144個土壤樣品，整個實驗過程共采集12次土壤樣品。依據(jù)《中國土壤動物》[21]和《中國土壤動物檢索圖鑒》[22]將土壤動物鑒定到科的水平，并進行食性分類[23-24]。

大型土壤動物(體長>2 mm)，采用手撿法，選取30 cm×30 cm的草坪，從草皮豎直往下鏟取深5 cm的土壤，就地手揀后放于裝有75%(體積分數(shù))乙醇的小瓶中，以備室內(nèi)鑒定；中小型土壤動物(體長0.2～2 mm)，在草皮上用環(huán)刀豎直鑿取深度5 cm、體積100 cm3土樣，分別對中小型干、濕生土壤動物進行采集，將所得土樣裝入黑布袋中并進行編號，迅速帶回試驗室，用Tullgren干漏斗法和Baermann濕漏斗法分別對干、濕生土壤動物進行分離，在解剖鏡下鑒定并記錄。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

主要采用Shannon-Wiener香農(nóng)指數(shù)(H′)、Pielou均勻度指數(shù)(J)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(C)和Margalef豐富度指數(shù)(D)對土壤動物進行多樣性分析[25]。利用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理和圖表制作。利用SPSS 20.0對不同處理間土壤動物群落特征的差異進行單因素方差分析(one way ANOVA)，對有顯著差異的處理采用最小顯著差異法(LSD)進行多重比較。對于復合脅迫下酸雨和除草劑對幾類優(yōu)勢土壤動物的交互作用，開展單變量多因素方差分析(univariate ANOVA)。類群數(shù)量等級劃分標準：個體數(shù)占捕獲總量10.0%及以上的類群為優(yōu)勢類群，介于1.0%～10.0%的為常見類群，<1.0%的為稀有類群[26]。

2 結(jié)果與分析

2.1 對土壤動物群落組成的影響

本次試驗共獲得大型土壤動物3 367只，分屬3門14目37科；中小型土壤動物共50 054只，包括中小型干生土壤動物6 129只，分屬1門12目(亞目)36科；中小型濕生土壤動物43 925只，分屬4門7目12科。

2.1.1 大型土壤動物

大型土壤動物的優(yōu)勢類群為蟻科和地蛛科，分別占全捕量的30.03%和20.05%。常見類群如正蚓科、皿蛛科、巴蝸?？坪褪隍伎?，分別占9.71%、7.04%、6.62%和3.42%；其余22科為稀有類群，占全捕量的7.04%(表1)。

不同處理對大型土壤動物密度和類群數(shù)的影響不同。從圖1可以看出，單一酸雨處理組中，酸度增加并未對大型土壤動物密度和類群數(shù)產(chǎn)生顯著影響。單一除草劑處理下，隨施用水平升高，其密度呈先增后減變化(P<0.05)。復合處理中，酸雨對大型土壤動物影響明顯，表現(xiàn)為相同除草劑施用水平下，隨酸度增加，其密度和類群數(shù)大致呈下降趨勢，各處理間有顯著差異(P<0.05)。

圖1 模擬酸雨和除草劑處理對大型土壤動物的影響Fig.1 Impact of simulated acid rain and herbicide on soil macrofauna

2.1.2 中小型干生土壤動物

由圖2可知，模擬酸雨和除草劑均明顯降低了中小型干生土壤動物密度，而對類群數(shù)的影響不一。單一酸雨或除草劑處理中，其密度隨處理強度增加均呈下降趨勢，且存在極顯著差異(P<0.01)。單一酸雨處理中，低、中酸度處理下中小型干生土壤動物類群數(shù)顯著(P<0.05)高于對照和強酸處理。復合處理時，相同除草劑施用水平下，中小型干生土壤動物密度隨酸度增加均明顯下降，且酸度越高，下降幅度越大。相同模擬酸雨酸度下，中小型干生土壤動物密度隨除草劑施用水平升高表現(xiàn)不同。模擬酸雨低(AL)、中(AM)酸度，中小型干生土壤動物密度隨除草劑施用水平升高遞減；高酸度(AH)時變化不顯著。

表1 大型土壤動物類群組成與數(shù)量特征

Table1Taxonomical composition and quantitative characteristics of soil macrofauna

系統(tǒng)分類Taxonomy食性DietpH 6.500.1%0.2%0.4%pH 4.500.1%0.2%0.4%pH 3.500.1%0.2%0.4%pH 2.500.1%0.2%0.4%總計Total百分比Percentage/%后孔寡毛目正蚓科Sa242315151419361520192321162218273279.71OpisthoporaLumbricida柄眼目鉆頭螺科Ph17511109447996664111093.24StylommatophoraSubulinidae琥珀螺科Ph1622342422431164471.40Succineidae巴蝸?？芇h209191220125181410912142412132236.62Bradybaenidae膜翅目蟻科O5367565667787550753910445656456611 01130.03HymenopteraFormicidae鞘翅目露尾甲科Sa1110313021030130200.59ColeopteraNitidulidae苔甲科Pr011000110000000040.12Scydmaenidae球蕈甲科Sa000000010202100280.24Leiodidae金龜甲科O000100001100000030.09Scarabaeidae閻甲科Pr000001000010000020.06Histeridae隱翅甲科Pr3114201342180023351.04Staphylinidae步甲科Ph4133300221213100260.77Carabidae小蕈甲科Sa003201201000000090.27Mycetophagidae象甲科Ph000001000000000010.03Curculionidae纓甲科Pr001000000011000030.09Ptiliidae鞘翅目幼蟲Ph0100102230220313200.60Coleoptera larvae纓翅目管薊馬科O0153101220210010190.56ThysanopteraPhlaeothripidae半翅目長蝽科Ph000120011000000050.15HemipteraLygaeidae毛角蝽科Ph0231001100003110130.39Schizopteridae櫛蝽科Ph4500211050101030230.68Ceratocombidae土蝽科Ph1022010041021000140.42Cydnidae蚜總科Ph0584063011015100351.04Aphidoidea革翅目肥螋科O001100011000010050.15DerampteraAnisolabididae蜘蛛目地蛛科Pr5480923931524433343131432720273767520.05AraneaeAtypidae皿蛛科Pr12242715624201012224913188132377.04Linyphiidae狼櫛蛛科Pr19915203000312013491.46Zoridae

續(xù)表1 Contiuned Table 1

Pr，捕食性；O，雜食性；Ph，植食性；Sa，腐食性；Fu，菌食性。下同。

Pr， Predator; O， Omnivore; Ph， Phytophagy; Sa， Saprophagy; Fu， Fungivore. The same as below.

2.1.3 中小型濕生土壤動物

中小型濕生土壤動物的優(yōu)勢類群為小桿總科、繞線科、矛線科和線蚓科，分別占全捕量的36.00%、25.28%、17.93%和10.57%；常見類群為墊刃科、盤網(wǎng)輪科、地渦蟲科和宿輪科，分別占2.88%、2.46%、2.05%和1.61%，其余4科為稀有類群，共占1.23%(表3)。

表2 中小型干生土壤動物類群組成及數(shù)量特征

Table2Taxonomical composition and quantitative characteristics of soil dry living soil meso-microfauna

系統(tǒng)分類Taxnomy食性DietpH 6.500.1%0.2%0.4%pH 4.500.1%0.2%0.4%pH 3.500.1%0.2%0.4%pH 2.500.1%0.2%0.4%總計Total百分比Percentage/%彈尾目長角科Fu210227222132921361308610611797851006983881 98032.31CollembolaEntomobryidae等節(jié)科Fu21612413144691396229711562.55Isotomidae棘科Fu631111819111614331534341342.19Onychiuridae圓科Fu111100457355844244771.26Sminthuridae跳蟲科Fu7866452273222244661.08Poduridae膜翅目蟻科O231410922452721720115111442.35HymenopteraFormicidae目科Pr1332252214011530350.57PsocopteraPsocidae虱科Pr1321212532272353440.72Liposcelididae半翅目蚜總科Ph1000800001011011140.23HemipteraAphidoidea纓翅目管薊馬科O000010001000000020.03ThysanopteraPhlaeothripidae等翅目木螱科Ph000000010000000010.02IsopteraKalotermitidae雙尾目鋏科O000000000110312080.13DipluraJapygidae華蚖目華蚖科Sa010010000010000030.05SinentomataSinentomidae綜合綱幺蚣科Sa2340751254551328570.93SymphylaScolopendrellidae甲螨亞目跳甲螨科Sa8973685258674943464054422526283279212.92OribatidaZetorchestidae羅甲螨科Sa52591524412815013091031.68Lohmanniidae若甲螨科Sa312135242945393230314923282147435288.61Oribatulidae懶甲螨科Fu0000021000700200120.20Nothridae折甲螨科Sa0001423214321050280.46Ptychoidae麗甲螨科Sa0701001170605014330.54Liacaridae鮮甲螨科Sa0300100301001210120.20Cepheidae前氣門亞目盾螨科Sa1666192567918141515651681913.12ProstigmataScutacaridae赤螨科Pr1314237121394912361012481592.59Erythraeidae微離螨科Sa665139111214585175101081442.35Microdispidae矮蒲螨科Sa14157817128655244165111392.27Pygmephoridae隱顎螨科Pr8592875251149112941011.65Cryptognathidae

續(xù)表2 Contiuned Table 2

圖2 模擬酸雨和除草劑處理對中小型干生土壤動物的影響Fig.2 Impact of simulated acid rain and herbicide on soil meso-micro fauna (Tullgren method)

如圖3所示，模擬酸雨對濕生中小型土壤動物的影響明顯有別于大型和中小型干生土壤動物，總體表現(xiàn)為模擬酸雨使其密度上升，而除草劑使其密度下降，酸雨和除草劑均未對其類群數(shù)產(chǎn)生明顯影響。單一酸雨處理中，不同酸度處理下中小型濕生土壤動物密度存在顯著(P<0.05)差異；單一除草劑處理中，不同除草劑施用水平下中小型濕生土壤動物密度存在極顯著(P<0.01)差異；復合脅迫時，相同除草劑施用水平，中小型濕生土壤動物密度隨酸雨酸度增加上升。中小型濕生土壤動物對除草劑的響應(yīng)更明顯，相同酸度處理中，隨除草劑施用水平升高，中小型濕生土壤動物密度均明顯下降，這種變化并未因酸度增加帶來的密度上升而抵消。

2.2 對土壤動物群落多樣性指數(shù)的影響

表3 中小型濕生土壤動物類群組成及數(shù)量特征

Table3Taxonomical composition and quantitative characteristics of soil meso-micro fauna (Baermann method)

系統(tǒng)分類Taxonomy食性DietpH 6.500.1%0.2%0.4%pH 4.500.1%0.2%0.4%pH 3.500.1%0.2%0.4%pH 2.500.1%0.2%0.4%總計Total百分比Percentage/%小桿目小桿總科Sa1 0508668587921 0709501 0649751 1569681 0479591 1261 0461 0548341 581536.00RhabditidaRhabditidea墊刃目墊刃科Sa59514688791101267258781281112867679612642.88TylenchidaTylenchidae針科Ph3101661520171019161610141714402430.55Paratylenchidae異皮科Sa000500000000110070.02Heteroderidae窄咽目繞線科Sa80270360457879466367465873873462159081375973264011 10325.28AraeolaimidaPlectidae矛線目矛線科Sa4804765284414125964933245056074863946245784494817 87417.93DorylaimidaDorylaimidae顫蚓目線蚓科Fu3622722664023282642453704032172733201231881874214 64110.57TubificidaEnchytraeidae仙女蟲科Fu110110001300001090.02Naididae蛭態(tài)目盤網(wǎng)輪科Sa415752896463956783586568813979781 0792.46BdelloideaAdinetidae宿輪科Sa305346655535522639413724774733457051.61Habrotrochidae旋輪科Sa14033171512241816162621141916132830.64Philodinidae三腸目地渦蟲科Sa427455785643439459613360514366449022.05TricladidaGeoplanidae總個體數(shù)Total individuals2 8842 5722 5042 5622 8892 7562 8332 6143 0772 7992 7322 5572 9522 8042 6982 69243 925—個體密度Individual density/m-240 05535 72234 77735 58340 12538 27739 34736 30542 73638 87537 94435 51341 00038 94437 47237 388——類群數(shù) Group number1111101211101010111110101111111012—

圖3 模擬酸雨和除草劑處理對濕生土壤動物的影響Fig.3 Impact of simulated acid rain and herbicide on soil meso-micro fauna (Baermann method)

由圖4可以看出，不同模擬酸雨和除草劑處理對各多樣性指數(shù)的影響差異明顯。土壤動物香農(nóng)指數(shù)和均勻度指數(shù)變化趨勢類似，表現(xiàn)為相同酸雨酸度下，隨除草劑施用水平升高大致呈上升趨勢；相同除草劑施用水平下，二者總體表現(xiàn)為隨酸度增加而明顯下降，優(yōu)勢度指數(shù)C則與之相反。方差分析顯示，單一酸雨處理組中，不同酸度處理下香農(nóng)指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)均存在顯著(P<0.05)差異。豐富度指數(shù)在單一酸雨處理中隨酸度增加呈顯著(P<0.05)上升趨勢，其余處理下變化均不顯著。

2.3 對優(yōu)勢土壤動物個體密度的影響

2.3.1 大型土壤動物蜘蛛目

由圖5可知，同一除草劑施用水平下，蜘蛛目密度隨酸度增加大致呈下降趨勢。未添加除草劑時，即單一酸雨處理組中，隨酸度增加，蜘蛛目密度并未出現(xiàn)顯著變化；而相同條件下，添加除草劑后其數(shù)量均明顯下降。方差分析顯示，酸雨低(AL)、中(AM)、高(AH)酸度處理組中，不同除草劑施用水平下蜘蛛目密度均存在極顯著(P<0.01)差異。在單一除草劑處理與酸雨低酸度(AL)處理組中，隨除草劑施用水平升高，蜘蛛目密度呈先增后減趨勢，處理間存在極顯著(P<0.01)差異。復合脅迫下方差分析顯示，酸雨和除草劑對蜘蛛目都具有顯著(P<0.05)影響，且二者復合脅迫對蜘蛛目密度的交互作用顯著(P<0.05)。

圖4 模擬酸雨和除草劑處理對土壤動物群落多樣性指數(shù)的影響Fig.4 Impact of simulated acid rain and herbicide on diversity index of soil fauna community

柱上無相同大寫字母的表示同一除草劑施用水平下不同酸雨處理間差異顯著(P<0.05)，無相同小寫字母的表示同一酸雨pH值不同除草劑施用水平處理下差異顯著(P<0.05)。下同。Bars marked without the same uppercase letters indicated significant (P<0.05) difference within the treatments with different pH value under the same herbicide application level (P<0.05). Bars marked without the same lowercase letters indicated significant (P<0.05) difference within the treatments with different herbicide application level under the same pH value. The same as below.圖5 模擬酸雨和除草劑處理對蜘蛛目的影響Fig.5 Impact of simulated acid rain and herbicide on Araneae

2.3.2 中小型干生土壤動物彈尾目

不同處理間彈尾目密度差異巨大(圖6)，酸雨明顯降低了彈尾目密度，表現(xiàn)為各除草劑施用水平下，蒸餾水處理(DW)的彈尾目密度均顯著(P<0.05)高于添加酸雨的處理。添加除草劑也明顯抑制了彈尾目密度，模擬酸雨低酸度(AL)處理組中，隨除草劑施用水平升高，彈尾目密度呈先增后降的趨勢，處理間存在極顯著(P<0.01)差異。方差分析顯示，酸雨和除草劑對彈尾目都有顯著(P<0.05)影響，二者復合脅迫對彈尾目密度的交互作用同樣顯著(P<0.05)。

圖6 模擬酸雨和除草劑處理對彈尾目的影響Fig.6 Impact of simulated acid rain and herbicide on Collembola

圖7 模擬酸雨和除草劑處理對線蟲綱的影響Fig.7 Impact of simulated acid rain and herbicide on Nematoda

2.3.3 中小型濕生土壤動物線蟲綱

從圖7可以看出，酸雨和除草劑對線蟲綱的影響規(guī)律非常明顯，總體表現(xiàn)為酸雨提高了線蟲綱密度，而除草劑對其表現(xiàn)為抑制。線蟲綱對酸雨非常敏感，僅添加低酸度酸雨(AL)時，其密度與蒸餾水處理(DW)相比就明顯增加，而后趨于穩(wěn)定。方差分析顯示，單一酸雨、除草劑低(BL)和中施用水平(BM)下，酸雨不同酸度處理的線蟲綱密度存在極顯著(P<0.01)差異。酸雨增加線蟲綱密度，而除草劑使其減少，二者共同作用時，對線蟲綱的影響互相削弱。方差分析顯示，復合脅迫下，酸雨對線蟲綱密度無顯著影響，除草劑對其有顯著(P<0.05)影響，二者復合脅迫對線蟲綱密度的交互作用不顯著。

3 結(jié)論與討論

本次研究捕獲的土壤動物與當?shù)仄渌麑W者在野外調(diào)查中所獲得的結(jié)果相近[27-28]，但本研究中濕生土壤動物類群所占的比例極高，這可能是由于對試驗樣地連續(xù)噴淋酸雨溶液，提高了土壤的含水量，增加了植物種群密度和根生物量，為濕生土壤動物的生存提供了有利條件[29]。酸雨和除草劑對土壤動物的群落組成造成了影響，這與Wei等[30]和Griffiths等[11]研究結(jié)果一致，但不同類型土壤動物的變化趨勢不同。

3.1 酸雨和除草劑處理對大型土壤動物的影響

大型土壤動物對單一酸雨處理響應(yīng)不明顯，可能是因其較大的體積和較強的活動力使其具有更寬廣的生態(tài)幅，對外界脅迫的適應(yīng)性相對較強[31]。單一除草劑處理時，大型土壤動物的密度隨除草劑施用水平升高先升后降，推測是低施用水平的除草劑減少了中小型土壤動物數(shù)量，減少了個別大型土壤動物的競爭者，使之密度上升，這與張淑花等[32]的研究結(jié)果一致；而高施用水平的除草劑通過抑制酶和微生物活性，降低生物量抑制了有機物積累，并且觸殺大型土壤動物，造成其密度下降[33]。

單一模擬酸雨處理對大型土壤動物優(yōu)勢類群蜘蛛目的影響不顯著，但添加除草劑后，僅低酸度的模擬酸雨就使蜘蛛目的密度與對照相比差異顯著，到中等酸度時甚至出現(xiàn)極顯著差異。二者復合脅迫對蜘蛛目密度作用顯著，可能是因為本試驗所用除草劑為弱酸性，酸雨環(huán)境下土壤對于弱酸性除草劑吸附能力增強，因而持留能力增強，溶解度降低，半衰期延長，所以在添加除草劑后，蜘蛛目對酸度變化更敏感[34]。

3.2 酸雨和除草劑處理對中小型干生土壤動物的影響

酸雨或除草劑單一脅迫下，與其他處理相比，干生土壤動物類群數(shù)在中等處理強度時達到最高。如中度干擾假說，中等程度的干擾使多樣性維持最高水平，也就是說適當?shù)乃嵊昊虺輨└蓴_反而能促使更多的干生土壤動物入侵和定居[35]。隨處理強度增加，優(yōu)勢類群彈尾目密度顯著下降，這也導致了干生土壤動物總密度的下降。強酸環(huán)境會提高土壤容重，降低孔隙率，這兩種土壤特性會對土壤水分和氧氣在土壤間的擴散與交流產(chǎn)生極大影響。這意味著酸雨有可能固化土壤結(jié)構(gòu)，從而延緩土壤中的氧和水循環(huán)[36]。不同的生命形態(tài)和性狀的土壤動物類群可能對水分和氧氣的缺失具有不同閾值，從而導致個別種的消失。Ouyang等[37]研究也發(fā)現(xiàn)，高強度模擬酸雨會抑制土壤微生物呼吸，而低強度模擬酸雨則會促進土壤微生物呼吸。

通過試驗可以看出，酸雨或除草劑單一作用都能使彈尾目的密度下降到顯著水平，但彈尾目對二者的敏感度有所不同。與酸雨相比，彈尾目對除草劑耐受范圍較廣，當除草劑施用水平升至中等水平時，彈尾目的密度仍保持在一個比較平穩(wěn)的狀態(tài)；但當達到高水平時，其密度驟降，達到顯著水平，推測本研究所設(shè)置的除草劑高施用水平可能是其對除草劑耐受范圍的上限。本研究中彈尾目對酸雨異常敏感，僅增加到低酸度(pH=4.5)，其密度與對照相比就顯著下降。孟磊等[38]在模擬酸雨對中小型土壤動物毒殺效果的室內(nèi)試驗中發(fā)現(xiàn)，當酸雨酸度增加到pH=3.0時，彈尾目死亡率與對照之間才存在顯著差異。其研究獲得的彈尾目對酸雨的耐受范圍要大于本研究的結(jié)果?？赡苁且驗楸狙芯吭诔啥紲亟瓍^(qū)開展，主要土壤類型為灰色沖積土，而孟磊的試驗在廣東進行，兩地土壤理化性質(zhì)、酸解度均有差異，且廣東省是華南地區(qū)酸雨重度污染區(qū)之一，頻率高達70%，長期生活在其中的土壤動物也可能會因此形成對酸環(huán)境更強的耐受能力。

3.3 酸雨和除草劑處理對中小型濕生土壤動物的影響

研究發(fā)現(xiàn)，酸雨和除草劑對濕生土壤動物的影響不同，大體上看，酸雨處理使?jié)裆寥绖游锩芏扔兴仙Ｋ蚊鬧39]在對棄耕地土壤線蟲和小型節(jié)肢動物的研究中發(fā)現(xiàn)，氮素添加顯著影響了食細菌性線蟲的數(shù)量(45.8%)。本試驗中，酸雨噴淋帶來了氮，土壤中的無機氮主要以硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的形式存在，土壤硝態(tài)氮含量增加可促進細菌的生長繁殖[40]，而土壤微生物的這種變化則會通過食物鏈影響以微生物為食的次級消費者群落，導致線蟲密度增加。與其他土壤動物類群相比，濕生土壤動物對除草劑的響應(yīng)更明顯，表現(xiàn)為密度顯著降低。可能是因為濕生土壤動物世代周期短，繁殖速度快，對環(huán)境的變化更為敏感[41]。黃海松[42]在乙草胺對農(nóng)田土壤動物影響的研究中也發(fā)現(xiàn)，線蟲數(shù)量隨乙草胺濃度的增加表現(xiàn)出明顯的下降趨勢，認為其是反映農(nóng)藥污染程度的敏感指示生物。酸雨添加會帶來線蟲密度的增加，與除草劑作用相反，復合脅迫時，二者作用表現(xiàn)為互相削弱。

3.4 酸雨和除草劑處理對群落多樣性指數(shù)的影響

試驗發(fā)現(xiàn)，添加酸雨后，土壤動物群落香農(nóng)指數(shù)和均勻度指數(shù)與對照相比出現(xiàn)明顯下降，且酸雨酸度越強下降幅度越大，在強酸處理下與對照相比甚至達到極顯著差異；而強酸處理下群落優(yōu)勢度指數(shù)顯著高于其他處理。推測是酸雨處理引起了土壤環(huán)境改變，導致一些無法適應(yīng)酸環(huán)境的植物和土壤微生物死亡，再加上酸雨的觸殺，引起土壤動物中的稀有類群和常見類群數(shù)量急劇減少；而一些長期生活在此的優(yōu)勢類群更能耐受酸雨所帶來的環(huán)境變化，甚至出現(xiàn)嗜酸性物種數(shù)量增加的現(xiàn)象，從而導致相應(yīng)群落多樣性指數(shù)的變化。相同模擬酸雨酸度下，隨除草劑施用水平升高，土壤動物群落的香農(nóng)指數(shù)和均勻度指數(shù)呈上升趨勢，這與張淑花[43]對農(nóng)田中小型土壤動物的研究結(jié)果相似，主要是因為噴施除草劑導致優(yōu)勢種數(shù)量下降，尤其是占此次試驗土壤動物全捕量76.67%的線蟲，對群落特征起決定作用，除草劑導致線蟲密度極顯著下降，使土壤動物類群間差異縮小，優(yōu)勢現(xiàn)象減弱。

3.5 結(jié)語

綜上所述，城市草坪土壤動物對酸雨和除草劑造成的土壤污染具有一定的指示作用。隨著社會環(huán)保意識的提高，我國酸雨現(xiàn)象有所改觀，但目前以四川盆地為中心的西南片區(qū)仍是酸雨重災區(qū)。本研究發(fā)現(xiàn)，雖然酸雨添加會帶來個別物種密度的增加，但總體而言，酸雨會使相當一部分物種的密度降低甚至消失。低量使它隆對土壤動物的影響較小，因此，可以認為常規(guī)使用該除草劑對草坪土壤環(huán)境是相對安全的，但在酸性較強的土壤中或酸雨污染較重的地區(qū)宜施用更低量水平。該研究結(jié)果可為不同地區(qū)除草劑種類和施用水平的選擇提供參考，也可為酸雨和除草劑污染的診治，以及城市草坪的養(yǎng)護管理提供一定的理論依據(jù)。未來還須進一步探討土壤動物與城市微域環(huán)境間的交互作用在時間尺度上的變化，開展多因素綜合研究和大區(qū)域長期監(jiān)測，為更好緩解城市生態(tài)問題提供參考。