苗圃國槐林和沙棘林春季大型土壤動物群落格局差異

牛志文

(山西省太谷縣林業(yè)局，山西 太谷 030800)

1 引言

土壤是物種多樣性最為豐富的生境之一[1]，它為植被提供賴以生存的生活基礎(chǔ)，是陸地植物生存的載體，也為動物提供了生存空間。除了人為活動的影響，土壤動物的活動是改變土壤性質(zhì)的主要力量，它們通過自身的生命活動對土壤有機質(zhì)、水分、礦物質(zhì)、氧氣，二氧化碳等的含量做出調(diào)節(jié)，另外它們的生命活動對土層通透性、質(zhì)地、熱性質(zhì)等也具有很大影響[2]。由于其重要的消費者地位且是特殊的分解者，導(dǎo)致了土壤動物的動態(tài)變化很大程度上影響著土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，進而決定著該區(qū)域植被的生長發(fā)展?fàn)顩r[3,4]。

本文通過研究國槐林和沙棘林大型土壤動物類群及數(shù)量以探索土壤動物與林分的關(guān)系，以更好地解釋穩(wěn)定性與多樣性的相互作用，對生態(tài)系統(tǒng)的研究有一定的指導(dǎo)意義。

2 材料與方法

2.1 研究地概況

研究地選擇山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)站，占地近70 hm2，站內(nèi)混種多種苗木。林業(yè)站地處黃土高原，海拔790 m，屬暖溫帶大陸性氣候，春季較為干燥，夏季炎熱，降水集中在6～8月份，秋季涼爽多雨，冬季干旱少雪。全年日照平均為2300 h。站內(nèi)土壤以褐土為主。

2.2 材料和試劑

2.2.1 研究材料

試驗選擇山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)站人工國槐林和人工沙棘林的大型土壤動物為研究對象。人工國槐林為12年生，郁閉度0.90；沙棘林為12年生，郁閉度為0.85。林下草本多禾本科蒿屬，菊科以及旋花科植物。

2.2.2 研究試劑與儀器

75%乙醇，玻璃瓶，解剖針，尖頭鋼鑷，Olympus SZX7 研究級體視顯微鏡(日本，0.7×～56×)。

2.3 試驗方法

在選取的沙棘林和國槐林樣地中隨機各選取5個樣點，各個樣點分3層取土(0～15 cm，15～30 cm，30～45 cm)，以25 cm×25 cm規(guī)格取土樣，在分層采出的土樣中，以手撿法采集大型土壤動物，分別置于裝有75%乙醇溶液的玻璃瓶內(nèi)，做好標記。將采集的樣品帶回實驗室，在體視顯微鏡下對樣品進行鑒定、分類并計數(shù)。

本次試驗每3 d采集一次樣本，共采集5次，得到的數(shù)據(jù)按日期分別統(tǒng)計。

2.4 數(shù)據(jù)分析

將所有實驗結(jié)果經(jīng)Microsoft Excel 2013初步統(tǒng)計后，應(yīng)用SPSS16.0統(tǒng)計分析軟件包進行t檢驗等一般的統(tǒng)計學(xué)分析，并計算群落特征與多樣性指數(shù)。

2.4.1 優(yōu)勢度的劃分

將所得大型土壤動物進行分類統(tǒng)計，其個體數(shù)占捕獲總量的10%以上則為優(yōu)勢類群(+++)，在1.0%～10.0%之間的為常見類群(++)，不足1.0%的為稀有類群(+)。

2.4.2 群落多樣性分析

不同林地的大型土壤動物多樣性采用以下4個指標測定。

(1) Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)：

(1)

式(1)中：ni為第i類群的個體數(shù)；N為群落中所有類群的個體數(shù)；S為類群數(shù)。

(2)Pielou均勻性指數(shù)：

(2)

(3)Simpson優(yōu)勢度指數(shù)：

(3)

式(3)中：Pi為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)。

(4) 豐富度指數(shù)：

(4)

式(4)中：S為類群數(shù)；N為群落中所有類群的個體數(shù)。

2.4.3 群落相似性分析

采用Sorenson群落相似性系數(shù)(S)：

(5)

式中：C為兩個群落的共有類群數(shù)；A，B為兩個群落中各自的大型土壤動物類群數(shù)；0 ≤S< 0. 25 為極不相似，0. 25 ≤S< 0. 50 為中等不相似，0.50 ≤S< 0.75 為中等相似，0. 75 ≤S< 1. 0 為極相似。

3 結(jié)果與分析

3.1 大型土壤動物類群及個體數(shù)量

統(tǒng)計顯示，此次調(diào)查共捕獲大型土壤動物57個類群，共計801頭個體。其中人工國槐林有39類391頭，是總類群數(shù)的68.42%，占總個體數(shù)的48.81%；沙棘林有39類410頭，是總類群數(shù)的68.42%，占總個體數(shù)51.18%。

人工國槐林共有大型土壤動物39個類群391頭個體，其中蟻科的個體數(shù)為252頭，占總個體數(shù)的64.45%，是優(yōu)勢類群；寡毛綱正蚯目(9)，柄眼目蝸?？?8)，鞘翅目步甲科成蟲(5)，鞘翅目步甲科幼蟲(6)，鞘翅目金龜甲科幼蟲(8)，鞘翅目葉甲科幼蟲(11)，鱗翅目夜蛾科幼蟲(9)，直翅目蝗科(23)，彈尾目跳蟲科(11)的個體數(shù)分別占到總數(shù)的2.30%，2.05%，1.28%，1.53%，2.05%，2.81%，2.30%，5.88%，2.81%，為其常見類群。其余30個類群所占比例均小于1.0%，為稀有類群。

此次所獲大型土壤動物類群，沙棘林為38類，國槐林為39類。沙棘林和國槐林樣內(nèi)蟻科都為優(yōu)勢類群，常見類群均有正蚓目和蝸牛。

經(jīng)t檢驗，國槐林和沙棘林大型土壤動物類群數(shù)和個體數(shù)均沒有顯著差異。

3.2 大型土壤動物功能類群比較

依據(jù)調(diào)查所獲的大型土壤動物類群的習(xí)性，按其食性分為四個大的生態(tài)功能群，捕食性功能群，植食性功能群，腐食性功能群和雜食性功能群。沙棘林中捕食性土壤動物類群最多，分屬16科，占總數(shù)的44.44%；其次為腐食性8科，占總數(shù)的22.22%；再次為植食性7科，占總數(shù)的19.44%；雜食性土壤動物最少,為5科，占總數(shù)的13.89%。人工國槐林中植食性土壤動物類群占比例最大，有13個科，占總數(shù)的35.14%；其次為捕食性12科，占總數(shù)的32.43%；再次為腐食性7科，占總數(shù)的18.92%；雜食性土壤動物最少，為5科，占總數(shù)的13.51%。國槐林與沙棘林相比，植食性土壤動物類群較多，而捕食性土壤動物則低于沙棘林。而兩者的雜食性土壤動物類群數(shù)相當(dāng)。腐食性土壤動物類群數(shù)沙棘林稍高于國槐林。

3.3 大型土壤動物群落相似性

分析沙棘林與人工國槐林大型土壤動物群落相似性，兩者共有類群為20種，群落相似系數(shù)為0.52，在0.50和0.75之間，故為中等相似。

4 討論與結(jié)論

膜翅目蟻科均為優(yōu)勢類群，其個體數(shù)都占到60.00%以上，說明蟻科適應(yīng)力很強能在不同林分條件下穩(wěn)定生存。沙棘林樣地中腐食性土壤動物個體數(shù)較人工國槐林多，其腐殖質(zhì)更為豐富。如正蚯目的活動可以改善土壤物理性質(zhì)，提高其通透性。國槐林中植食性土壤動物較為豐富，其對植物危害較為嚴重，需要加強人工管理措施，控制植食性害蟲發(fā)展。

沙棘林中捕食性土壤動物類群數(shù)為16，占到總類群數(shù)的44.44%，而作為低能量級的植食性土壤動物僅7類，占到總類群數(shù)的19.44%；人工國槐林中植食性土壤動物類群為13類，占到總類群數(shù)的35.14%，捕食性土壤動物類群數(shù)為12類，占總類群數(shù)的32.43%。兩者相比較而言，沙棘林位于能量級低端的物種豐富度低，在遭受破壞后其恢復(fù)能力較弱，國槐林中植食性土壤動物在類群數(shù)上基本與捕食性土壤動物相當(dāng)，植食性土壤動物在個體數(shù)上高于捕食性土壤動物，故其生態(tài)系統(tǒng)更為穩(wěn)定。

在大型土壤動物類群數(shù)和個體數(shù)上，沙棘林和國槐林沒有顯著差異，但國槐林的大型土壤動物功能群格局相較沙棘林更為均勻。在相同管理條件下，國槐林下的大型土壤動物群落格局略優(yōu)于沙棘林。