劉秦鳳 葉岳 陳錦徳 廖歡盈 李婉韻 莫雪賢

摘 要：該研究對西江流域羚山涌河道沿岸藍田工業(yè)區(qū)的大型土壤動物群落結(jié)構(gòu)和土壤重金屬進行了調(diào)查。結(jié)果表明，大型土壤動物2419只，隸屬3綱9目，大型土壤動物個體數(shù)與土壤含水率、土壤溫度呈正相關(guān)，與土層、土壤最大孔隙度、土壤容重呈負相關(guān);大型土壤動物類群數(shù)與土壤含水率呈正相關(guān)，與土層、土壤溫度呈負相關(guān)。研究區(qū)Cu、Zn、Cd、Pb單項污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)均大于1。

關(guān)鍵詞：西江流域;藍田工業(yè)區(qū);大型土壤動物;土壤重金屬

中圖分類號 S661.1;S154文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）（02-03）-0106-04

Study on Community Structure and Soil Factors of Large Soil Animals in Lantian Industrial Area

Liu Qinfeng et al.

（Zhaoqing University， Zhaoqing 626061， China）

Abstract： The community structure of large-scale soil animals and heavy metals in Lantian Industrial Zone along lingshanchong River in Xijiang River Basin were investigated. The results were as follows： 2419 large-scale soil animals were captured， belonging to 3 classes and 9 orders. The individual number of large-scale soil animals was positively correlated with soil moisture and soil temperature， negatively correlated with soil layer， maximum soil porosity and soil bulk density; the group number of large-scale soil animals was positively correlated with soil moisture and negatively correlated with soil layer and soil temperature. The single pollution index and comprehensive pollution index of Cu， Zn， Cd and Pb in the study area are greater than 1.

Key words： Xijiang River Basin; Lantian Industrial Zone; large soil animals; Heavy metals in soil

土壤動物是指可以在土壤中生存，且對土壤產(chǎn)生一定影響的動物[1].，作為生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，具有分布廣泛，數(shù)目龐大，種類繁多等特點[2-3].。土壤動物會因環(huán)境的變化而變化，對環(huán)境污染做出響應(yīng)，具有環(huán)境指示作用，因此被廣泛應(yīng)用于土壤的污染評價[4-6].。有學(xué)者探討了西江流域的植物群落[7].、兩棲爬行動物[8].和小生境環(huán)境因子的響應(yīng)[9].等，但對大型土壤動物群落結(jié)構(gòu)與土壤重金屬之間的研究較少。2019年1月、4月、8月和9月，筆者以西江流域羚山涌河道沿岸藍田工業(yè)區(qū)大型土壤動物為研究對象，通過對大型土壤動物群落特征與土壤重金屬之間的關(guān)系，研究大型土壤動物群落對土壤重金屬的響應(yīng)，以期為羚山涌河道沿岸及藍田工業(yè)區(qū)的科學(xué)管理和重金屬污染治理等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況 西江流域羚山涌河道沿岸藍田工業(yè)區(qū)，位于肇慶市端州區(qū)端州一路與藍塘中路交叉口至藍塘中轉(zhuǎn)站區(qū)域河道，地勢北高南低，呈狹長的帶狀分布。周圍植物種類豐富，包括傘形科蛇床（Cnidium monnieri （Linn.） Cuss.）、茄科黃果茄（Solanum xanthocarpum Schrad. et Wendl）、菊科一點紅（Emilia sonchifolia （L.） DC.）、鬼針草（Bidens pilosa L.）、?？茦?gòu)樹（Broussonetia papyrifera （Linn.） L′Hér. ex Vent.）、天南星科尖尾芋（Alocasia cucullata （Lour.） Schott）、廖科水蓼（Polygonum hydropiper L.）、美人蕉科粉美人蕉（Canna glauca L.）、禾本科銀邊草（Arrhenatherum elatius var. bulbosum）、細葉結(jié)縷草（Zoysia tenuifolia Willd. ex Trin.）、漆樹科毛黃櫨（Cotinus coggygria Scop. var. pubescens Engl.）等。

據(jù)調(diào)查，研究區(qū)周圍1km2內(nèi)建有垃圾中轉(zhuǎn)站、不銹鋼鋁合金門窗工程廠、塑料金屬制品廠、家具廠等。20世紀90年代，隨著城市的發(fā)展與擴張，肇慶市端州區(qū)涌現(xiàn)了大量工廠，為了排污方便，很多工廠選擇沿河涌建設(shè)，羚山涌就是1個典型案例。自2016年以來，肇慶市委市政府對羚山涌進行了整改，近江段水質(zhì)大幅改善[10].。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣時間和采樣方法 樣品采集于2019年1月（樣品1）、4月（樣品2）、8月（樣品3）和9月（樣品4）進行。在羚山涌河道邊取5個樣地，樣地面積為400m2。采用等取樣法選取3個點，每個點邊長為25cm×25cm線框;用采土器分3層（0～5cm，5～10cm，10～15cm）取樣，采用手撿法采集大型土壤動物并使用75%的酒精滅殺。分類鑒定參考《中國土壤動物檢索圖鑒》[11].及《昆蟲分類學(xué)》[12].等工具書，在體視鏡下對標(biāo)本進行鑒定并分類計數(shù)。

在每個樣地分層用密封袋取若干混合土樣（不少于1kg），測量土壤理化性質(zhì);土壤溫度采用SW108溫度計測定;土壤容重采用環(huán)刀法（環(huán)刀直徑5cm，高5cm）。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析與處理 采用Excel 2010和Grap Pad Prism8軟件處理和分析大型土壤動物的個體數(shù)和類群數(shù)，采用SPSS24.0軟件處理和分析土壤重金屬及與土壤重金屬相關(guān)系數(shù)。大型土壤動物的優(yōu)勢類群、常見類群、稀有類群的類群數(shù)按以下標(biāo)準(zhǔn)劃分：根據(jù)原始捕獲量占捕獲總量的百分比來劃分各類群數(shù)量等級，即個體數(shù)量大于捕獲總量的10.0%以上者為優(yōu)勢類群，占1.0%～10.0%者為常見類群，不足1.0%者為稀有類群。土壤動物群落多樣性指數(shù)按如下公式進行計算：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

H′=-∑Pi1n Pi

式中：Pi為第i類群或物種的個體數(shù)量占土壤動物總數(shù)的比率。

Pielou均勻性指數(shù)：

E=H′/ln S

式中：S為土壤動物群落所有動物類群數(shù)。

Simpson優(yōu)勢度指數(shù)：

C=∑（ni/N）2

式中：ni為第i物種的個體數(shù)，N為土壤動物群落全部類群的個體總數(shù)。

Margalef豐富度指數(shù)：

D′=lnS/ln N

式中：S為調(diào)查到的類群數(shù)。

1.2.3 土壤重金屬處理方法

1.2.3.1 微波消解法 儀器;ETHOS One微波消解儀（意大利MILESTONE公司）;Milli-Q A10純水機及超純水系統(tǒng)（美國）;電子天平。準(zhǔn)確稱取0.2～0.3g（精確至0.1mg）樣品于消解罐中，用少量水濕潤后加入3mL鹽酸（ρ=1.19g/mL）、6mL硝酸（ρ=1.42g/mL）、2mL氫氟酸（ρ=1.49g/mL）混合均勻，置于電熱板上進行加熱處理，并重復(fù)2次至樣品呈現(xiàn)灰色（白色），最后加入10%濃度的硝酸溶液完成預(yù)處理?？瞻讟悠分苽洌翰蝗悠放c上述步驟相同制備。

1.2.3.2 金屬含量測定 儀器：石墨爐原子吸收分光光度計;火焰原子吸收分光光度計。方法：調(diào)節(jié)儀器至最佳工作狀態(tài)，取100mL容量瓶用硝酸溶液分別稀釋各元素標(biāo)準(zhǔn)使用液，配制成標(biāo)準(zhǔn)系列，按照儀器測量條件建立標(biāo)準(zhǔn)曲線;試樣和對照測定條件標(biāo)準(zhǔn)曲線一致。

2 結(jié)果與分析

2.1 大型土壤動物群落特征 由表1可知，本次調(diào)查共捕獲大型土壤動物2419只，分別隸屬于3綱9目。其中優(yōu)勢類群為膜翅目、鞘翅目、寡毛綱，占總個體數(shù)的92.35%;常見類群為等足目和蜘蛛目，占總個體數(shù)的4.01%，稀有類群為蜈蚣目、蜚蠊目、倍足綱、中腹足目、鱗翅目、腹足綱、半翅目，占總個體數(shù)的3.64%。由表1可知，大型土壤動物個體數(shù)為9月>1月>4月>8月。9月的大型土壤動物（1405只）明顯多于調(diào)查的其它3個月，9月優(yōu)勢類群是膜翅目988只，占總個體數(shù)70.32%，鞘翅目387只，占總個體數(shù)27.54%。

羚山涌河道沿岸區(qū)域多數(shù)植物屬于草本植物，極少部分為灌木和喬木，樣地凋落物很少且薄。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，年平均相對濕度80%，年平均降水量為1878.3mm。4—8月為雨季，月平均降水量為200mm，11月到翌年2月為旱季，月平均降水量不足100mm，植被生長較為緩慢且稀疏。據(jù)膜翅目蟻科喜陰暗潮濕，環(huán)境溫度為18～35℃，濕度在80%～90%，高于43℃易死亡，9月份環(huán)境較適宜蟻科生活[13].。其次，蟻科中的雄蟻只在7—10月間出現(xiàn)，專司交尾，而秋季的氣候條件等也最適合蟻科營巢繁衍后代，為冬眠做準(zhǔn)備[14].。

2.2 多樣性指數(shù)與土壤因子 通過對多樣性指數(shù)和土壤因子的相關(guān)性分析，多樣性指數(shù)與土壤含水量相關(guān)性極顯著（P<0.01），豐富度指數(shù)與土壤含水量相關(guān)性顯著（P<0.05），均勻性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)與土壤含水量相關(guān)性不顯著（P>0.05）。多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、豐富度指數(shù)與土壤最大孔隙度的相關(guān)性顯著（P<0.05），均勻性指數(shù)與土壤最大孔隙度相關(guān)性不顯著（P>0.05）。多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)與土壤容重相關(guān)性顯著（P<0.05），均勻性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)與土壤容重相關(guān)性不顯著（P>0.05）。多樣性指數(shù)與土壤溫濕度相關(guān)性都不顯著。

2.3 大型土壤動物與土壤因子相關(guān)性 由表3可知，不同研究區(qū)的大型土壤動物的類群數(shù)與土壤溫度相關(guān)性顯著（P<0.05），與土壤最大孔隙度，土壤容重相關(guān)系不顯著（P>0.05）。其中大型土壤動物類群數(shù)與土壤含水量呈正相關(guān)，與土壤溫度呈負相關(guān)。說明在研究區(qū)一定范圍內(nèi)，大型土壤動物類群數(shù)與土壤含水量、土壤溫度相關(guān)度密切。土壤含水量越大，土壤動物類群數(shù)越多，隨著土壤溫度的改變，溫度越高，土壤動物類群數(shù)越少，而土壤最大孔隙度及土壤容重對土壤動物的類群數(shù)影響不大。大型土壤動物個體數(shù)與土壤容重的相關(guān)性顯著（P<0.05）;大型土壤動物個體數(shù)與土壤含水量，土壤最大孔隙度以及土壤溫度的相關(guān)性不顯著（P>0.05）。

2.4 優(yōu)勢類群與環(huán)境因子的相關(guān)性 由表4可以看出，對優(yōu)勢類群中的膜翅目、鞘翅目和寡毛綱與環(huán)境因子進行Pearson相關(guān)性分析。膜翅目和鞘翅目與土層、土壤最大孔隙度、土壤容重呈負相關(guān)，與土壤含水量、土壤溫度、土壤濕度呈正相關(guān)。其中膜翅目與土層、土壤含水量相關(guān)性極弱，鞘翅目與土層、土壤含水量相關(guān)性不顯著（P>0.05）。膜翅目與土壤最大孔隙度、土壤溫度、土壤濕度呈現(xiàn)中等程度相關(guān)且極其顯著（P<0.01），而鞘翅目與季度和土壤容重呈弱相關(guān)，但相關(guān)性極其顯著（P<0.01）。寡毛綱與土層、土壤濕度、土壤溫度呈負相關(guān)，相關(guān)性較強且極其顯著（P<0.01）;與土壤容重呈正相關(guān)且顯著，它們之間的關(guān)系有待進一步研究。

2.5 大型土壤動物與土壤重金屬 由圖1、2可以看出，土壤中重金屬Cu、Zn、Cd、Pb的綜合污染指數(shù)均大于1，研究區(qū)大型土壤動物類群數(shù)隨著土壤重金屬增加而減少，土壤個體數(shù)則先降后升。表明研究區(qū)土壤嚴重受以上4種重金屬污染。處理3土壤重金屬污染最重，這不僅與研究區(qū)所處的特殊地理位置有關(guān)，也與9月氣候有關(guān)。9月多雨，河涌匯集周圍工廠與居民用水增多，污染加重，進而使沿岸的土壤重金屬污染更加嚴重。甚至土壤重金屬綜合污染指數(shù)更是高達5.63，由此可以看出，研究區(qū)土壤受4種重金屬污染嚴重，對土壤動物的生活具有一定的影響。

3 結(jié)論

大型土壤動物優(yōu)勢類群為膜翅目、鞘翅目、寡毛綱;常見類群為等足目、蜘蛛目，稀有類群為蜈蚣目、蜚蠊目、倍足綱、中腹足目、鱗翅目、腹足綱、半翅目。3類優(yōu)勢類群和2類常見類群以及7類稀有類群組成了羚山涌河道沿岸藍田工業(yè)區(qū)土壤動物群落的基本結(jié)構(gòu)，膜翅目是該地區(qū)土壤動物中的第1大類，膜翅目生活環(huán)境為相對潮濕的土壤上層及凋落物層，膜翅目與鞘翅目土層、土壤最大孔隙度、土壤容重呈負相關(guān)，與土壤含水量、土壤溫度、土壤濕度呈正相關(guān)，說明膜翅目與鞘翅目可以指示羚山涌河道沿岸藍田工業(yè)區(qū)環(huán)境特點和土壤質(zhì)地狀況。

研究區(qū)土壤動物類群數(shù)和個體數(shù)受土壤因子的影響。大型土壤動物與土壤因子的關(guān)系中，土壤動物類群數(shù)與土壤含水率呈正相關(guān)，與土層、土壤溫度呈負相關(guān)。土壤動物個體數(shù)與季度呈正相關(guān)，與土層、土壤容重呈負相。土層深度對大型土壤動物分布影響顯著，土層越深，土壤動物數(shù)量和類群數(shù)越少。土壤含水量和土壤溫度對土壤類群有一定影響，而對土壤動物個體數(shù)影響不大。一定程度上，土壤含水量越高，土壤動物類群越多，土壤溫度越高，土壤動物類群越少。土壤容重對土壤動物有一定影響，土壤容重越大，土壤動物個體數(shù)越多，而對土壤動物類群數(shù)影響不大。土壤最大孔隙度對土壤動物的總體影響不大。

土壤中重金屬Cu、Zn、Cd、Pb的綜合污染指數(shù)均大于1，研究區(qū)大型土壤動物類群數(shù)隨著土壤重金屬增加而減少，土壤個體數(shù)則先降后升。由此看出，研究區(qū)土壤中重金屬對土壤動物群落結(jié)構(gòu)具有一定的影響，今后可繼續(xù)對土壤重金屬含量與動物的群落結(jié)構(gòu)及動物體內(nèi)重金屬的含量的相關(guān)性進行研究。

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（責(zé)編：張 麗）