東營鹽生植物園土壤動物群落多樣性研究

赫福霞，謝桐音，謝桂林，付榮恕東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江哈爾濱50030;山東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東濟(jì)南5004

生物多樣性是生物安全的重要內(nèi)容之一，其包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性3個方面。環(huán)境污染、農(nóng)藥污染、重金屬污染、海水倒灌、人類活動等諸多因素導(dǎo)致了物種多樣性的降低(陳琳等，2003;胡隱昌等，2005;錢迎倩和馬克平，1995)。土壤動物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著消費者和分解者的多重角色，在土壤的形成、熟化、結(jié)構(gòu)改善以及在生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)循環(huán)中都起著重要的作用(尹文英，2000、2001;朱新玉和胡云川，2011;Song et al.，2008)。土壤動物的數(shù)量和多樣性與土壤健康狀況有著直接的聯(lián)系(王玉珍等，2006;Blair et al.，1996)。土壤污染程度的加劇將土壤動物的研究提升到了新的高度(Filser，2002)。

黃河三角洲土地資源豐富，氣候條件優(yōu)越，淺海灘涂廣闊，濕地資源獨特，是地球上溫帶地區(qū)最完整、最廣闊、最年輕的濕地生態(tài)系統(tǒng)，也是目前我國三大三角洲中惟一具有保護(hù)價值的原始生態(tài)植被區(qū)，但有關(guān)該區(qū)土壤動物的報道較少(田家怡等，2001)。當(dāng)前，黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)已上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略，保護(hù)生物多樣性是黃河三角洲大規(guī)模開發(fā)建設(shè)必須考慮的關(guān)鍵問題之一。為此，作者選擇位于黃河三角洲地區(qū)的東營鹽生植物園，對其土壤動物多樣性進(jìn)行調(diào)查研究。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

東營鹽生植物園(118°04'～ 119°14'E、35°15'～38°16'N)位于暖溫帶，背陸面海，受歐亞大陸和太平洋的共同影響，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。四季溫差明顯，年平均氣溫11.7～12.6℃;7月份溫度最高，平均氣溫26.7℃，極端最高氣溫41.9℃;1月份最冷，平均氣溫－2.8℃，極端最低氣溫－23.3℃。年平均日照時數(shù)為2590～2830 h，各月平均日照時數(shù)以5月份最長，12月份最短;無霜期211 d;年平均降水量530～630 mm，70%的降雨集中在6～8月;平均蒸發(fā)量為750～2400 mm(范運梁，2010)。土壤類型以鹽化潮土和濱海鹽土為主，含鹽量一般在0.4% ～2.0%，養(yǎng)分含量低;植被以耐鹽堿植物為主，且植被覆蓋率高。

1.2 研究方法

1.2.1 樣點設(shè)置 該區(qū)地表植被主要為人工種植的鹽生植物，土壤易受擾動而形成局部小氣候。根據(jù)植被差異，選擇9種鹽生植物生長的土壤為研究對象，共設(shè)10個采樣點，分別為二色補血草Limonium bicolor Kuntz、蒙古鴉蔥 Scorzonera mongolica Maxim.、星 星 草 Puccinellia tenuiflora(Turcz.)Scribn.et Merr.、金銀花 Lonicera japonica Thunb.、檉柳 Tamarix chinensis Lour、楊樹 Poplar sp.、翅堿蓬Suaeda salsa(L.)Pall.、1 年生馬藺 Iris lacteal Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz、中亞濱藜 Atriplex centralasiatica Iljin、10 年生馬藺 I.lacteal。

1.2.2 樣品采集及土壤動物標(biāo)本的收集、鑒定 調(diào)查時間為2008年10月～2009年10月。在設(shè)置好的樣點內(nèi)，利用WET土壤水分/溫度/電導(dǎo)率傳感器測定生態(tài)因子——電導(dǎo)率。用土壤環(huán)刀分層取每種鹽生植物生長的土壤樣品，分別裝入PE自封袋，帶回實驗室進(jìn)行試驗。用Tullgren干漏法，將采回的土壤樣品置于60 W白熾燈下烘烤48 h。利用土壤動物避光、避熱的特性，將土壤動物標(biāo)本收集到75%酒精中固定;然后置于雙筒解剖鏡下，按較高階元類群分揀;將分揀后的標(biāo)本分別保存于70%酒精中，以備進(jìn)一步分類鑒定。分類檢索方法參考《中國土壤動物檢索圖鑒》(尹文英，1998)和《中國亞熱帶土壤動物》(尹文英，1992)。土壤動物類群劃分標(biāo)準(zhǔn)(尹文英，1992):個體數(shù)占總數(shù)的10%以上為優(yōu)勢類群;個體數(shù)占總數(shù)的1% ～10%為常見類群;個體數(shù)占總數(shù)的1%以下為稀有類群。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 利用 SPSS18.0、Excel和BioDiversity Professional軟件分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并計算動物多樣性指數(shù)，以分析土壤動物群落的結(jié)構(gòu)(付榮恕和劉林德，2004)。

式中，S為動物類群數(shù)，N為動物個體總數(shù)，ni為第i類群的個體數(shù)，Pi為第i類群個體數(shù)占總個體數(shù)的比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落組成與數(shù)量分布

本次調(diào)查共獲得各類土壤動物樣本13860頭，隸屬于2門8綱，共計14個類群(表1)。

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由表1可見，在調(diào)查的10塊樣地中，蜱螨目Acarina所占捕獲總量的比例均最大，其最小值出現(xiàn)在檉柳樣地，為56.30%(451頭)，最大值出現(xiàn)在10年生馬藺樣地，高達(dá)88.37%(4385頭)，為東營鹽生植物園土壤動物群落的主要優(yōu)勢類群。彈尾目Collembola在星星草、金銀花、檉柳、楊樹、翅堿蓬、1年生馬藺、中亞濱藜7塊樣地中，所占捕獲總量的比例均超過10%，為優(yōu)勢類群，其最大值出現(xiàn)在楊樹樣地，達(dá)35.02%(359頭)，檉柳樣地次之，達(dá)34.83%(279頭);而在二色補血草、蒙古鴉蔥、10年生馬藺3塊樣地中，彈尾目所占捕獲總量的比例均為1% ～10%，屬于常見類群?？梢?，彈尾目個體數(shù)量變化明顯，在不同樣地中的百分比存在明顯差異。膜翅目Hymenoptera在調(diào)查的10塊樣地中均為常見類群;鞘翅目Coleoptera在10年生馬藺樣地中所占捕獲總量的比例不足1%，為稀有類群，但在其他9塊樣地中均為常見類群;雙翅目Diptera在金銀花樣地中所占捕獲總量的比例為1.14%，是該樣地的常見類群;其余類群在所有樣地中所占捕獲總量的比例均不足1%，為稀有類群。

土壤動物類群數(shù)量在不同樣地中變化不明顯。其中，金銀花樣地的土壤動物類群最多，為13種;檉柳、翅堿蓬、1年生馬藺、中亞濱藜各9種;星星草樣地的土壤動物類群最少，為8種。而土壤動物個體總數(shù)變化有較大差異，個體總數(shù)最多的是10年生馬藺樣地，達(dá)4962頭(占捕獲總數(shù)的35.80%);個體總數(shù)最少的是金銀花樣地，為700頭(占捕獲總數(shù)的 5.05%)。

東營鹽生植物園內(nèi)耐鹽堿植物的種植，可以不同程度地降低土壤中的含鹽量(鹽度)。有研究表明，栽種翅堿蓬和馬藺后土壤含鹽量可降低50%～81%(王玉珍等，2006)。由表1可知，二色補血草、蒙古鴉蔥、星星草、翅堿蓬、1年生馬藺、中亞濱藜樣地的土壤動物數(shù)量沒有明顯差異，說明這6種植物在降低鹽堿地含鹽量方面的作用相近。此外，在10年生馬藺樣地中捕獲的動物數(shù)量比1年生馬藺多4倍以上，存在明顯差異。

2.2 土壤動物群落的多樣性

多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)可以表示群落的結(jié)構(gòu)和功能特征。土壤動物類群數(shù)、密度和土壤動物多樣性是土壤動物研究的基礎(chǔ)性內(nèi)容。群落的多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)都取決于群落的類群數(shù)與各類群動物的個體數(shù)量，是可以直接測定的指標(biāo)(馬克平和劉玉明，1994)。由表2可知，在10塊樣地中，群落多樣性指數(shù)最高的是金銀花樣地，達(dá)1.0820，最低的是10年生馬藺樣地，僅為0.4575。群落類群數(shù)越多、各類群動物個體數(shù)越均勻，多樣性指數(shù)就越大，反之越小。均勻性指數(shù)最高的是檉柳樣地，達(dá)0.4608，最低的是10年生馬藺樣地，僅為0.1841。優(yōu)勢度指數(shù)與均勻性指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，均勻性指數(shù)越大，優(yōu)勢度指數(shù)則越小。優(yōu)勢度指數(shù)最高的為10年生馬藺樣地，達(dá)0.789。

表2 土壤動物群落結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)Table 2 Some indexes of soil mesofauna structure

電導(dǎo)率是測定土壤水溶性鹽的指標(biāo)，是判定土壤中鹽類離子是否限制土壤動物生存、生長的重要因素。電導(dǎo)率越低說明土壤中鹽的含量越少，越有利于土壤動物的生存。由表2可知，電導(dǎo)率與土壤動物密度整體變化趨勢呈反比關(guān)系。因此，根據(jù)土壤含鹽量變化所引起的電導(dǎo)率的變化可以估量某一地區(qū)土壤動物數(shù)量的多少。隨著耐鹽堿植物種植年限的增長，土壤水分中的含鹽量減少，鹽度降低，電導(dǎo)率值減小，土壤動物類群數(shù)和種群密度隨之增大。在實際測量中，由于不同離子的導(dǎo)電性和質(zhì)量不同，含鹽量與電導(dǎo)率之間并無嚴(yán)格意義上的對應(yīng)關(guān)系，但對土壤動物類群數(shù)和種群密度變化的研究可以作為分析含鹽量與電導(dǎo)率之間關(guān)系的補充。

3 結(jié)論與討論

本次調(diào)查共獲得各類土壤動物樣本13860頭，隸屬于2門8綱，共計14個類群。其中，主要優(yōu)勢類群為蜱螨目和彈尾目;常見類群為膜翅目和鞘翅目;其他類群均為稀有類群。蜱螨目、彈尾目、膜翅目和鞘翅目構(gòu)成了東營鹽生植物園土壤動物的主體，對該區(qū)土壤動物群落多樣性特征起著決定性的作用。本研究為后續(xù)研究積累了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

二色補血草、蒙古鴉蔥、星星草、翅堿蓬、中亞濱藜5塊樣地的動物數(shù)量沒有明顯差異，主要原因:這些1年生草本植物，秋季多被收割，使得樣地一年中較長時間為光板地，所以土壤動物的分布比較一致。此外，在10年生馬藺樣地捕獲的動物數(shù)量比1年生馬藺多4倍以上，存在明顯差異，說明根系發(fā)達(dá)的多年生馬藺，較大程度地減少了所在地的含鹽量，減輕了鹽度對土壤動物的脅迫作用。

東營鹽生植物園土壤動物類群總數(shù)較少，稀有類群較多，但稀有物種數(shù)量較少，如不采取有效措施，該區(qū)的稀有物種隨時有滅絕的危險。因此，我們應(yīng)在關(guān)注鹽堿地改造進(jìn)程的同時，更加關(guān)注該區(qū)土壤動物多樣性的變化。

致謝:山東師范大學(xué)的范運梁、劉光華在采樣過程中給予了很大幫助，在此深表感謝!

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