不同使用方式林地中大型土壤動物功能類群研究

葉 岳,姜玉霞

（肇慶學院 生命科學學院，廣東 肇慶 526061）

大型土壤動物是土壤生態系統的重要組成部分，處于整個土壤食物鏈的最頂端，在分解生物殘體、改變土壤理化性質、促進土壤物質循環和能量轉化過程中起著重要作用[1].在土壤動物物種層次上，土壤食物網具有相當豐富的功能，各功能類群通過物理活動和生理消化活動改變土壤的生物和非生物特征，控制著其他動物所需資源的有效性.目前，國內外關于土壤動物功能類群的研究尚不多見[2－4].

土壤動物中有些類群兼備幾種食性，如腹足綱、線蟲綱動物中有些種類屬植食性，有些是腐食性，有的則是捕食性，所以關于對土壤動物功能的研究與劃分，不同學者有不同的研究方法和觀點[3,5－8].本研究基于肇慶北嶺山林地群落的結構與組成，將土壤動物按功能類群分為植食性、捕食性、腐食性和雜食性4個類別.

1 研究區概況及研究方法

1.1 研究區概況

北嶺山位于廣東省肇慶市區北郊（東經112°28′，北緯23°4′），毗鄰國家AAAA級風景區七星巖、鼎湖山等傳統景區，北嶺山是這些景區重要的森林背景景觀.該區位于北回歸線以南，緊連熱帶，屬于熱帶、亞熱帶濕潤季風氣候區,年均氣溫為21.5℃，年降雨量達1800mm，相對濕度為80%，成土母巖為砂巖和頁石,土壤為少腐殖質薄層赤紅壤.該區大部分山地海拔分布在100～400m之間，最高峰將軍頂海拔高達758.7m.

1.2 研究方法

1.2.1 樣點設置

區內植物以熱帶常綠樹為主，屬于熱帶－亞熱帶分布型，具有明顯的南亞熱帶南緣植物區系特征.分別選擇耕作林地和自然林地為研究背景，旨在通過對不同林地條件下大型土壤動物功能類群的研究，深入探析土壤動物群落的生態特征.

1.2.2 采樣時間和采樣方法

采樣于2011年11月6日進行，根據研究區內不同的土地利用方式，選擇喬木林人工種植(雞蛋花)及無人工干擾喬木林這2種樣地類型.隨機選取3個取樣點，每個取樣點的取樣面積為25 cm×25 cm，分別按土層0～5 cm、5～10 cm及10～15 cm采樣，每個樣地3個取樣點各重復取樣3次，共54份.以手揀法獲得大型土壤動物,用質量分數為70%的酒精將樣本殺死并固定，帶回室內進行分類鑒定.本文中大型土壤動物的分類和統計主要采用尹文英[9]的方法.在室外統計樣本個體的數量，在室內鑒定其所屬目或科.

1.2.3 數據分析

采用以下公式[10－12]測定土壤動物群落結構的指標：Shannon－Wiener多樣性指數公式

均勻性指數公式

優勢度指數公式

公式中：H′為多樣性指數，Pi＝ni/N，s為樣區內總類群數目；e為均勻性指數，c為優勢性指數；ni為該區內第i個類群的個體數量，N為樣區內所有物種的個體數量.

2 結果

2.1 大型土壤動物的群落特征

在北嶺山不同使用方式的林地共捕獲大型土壤動物213只，分別隸屬2門6綱13類(見表1).優勢類群為寡毛綱，蟻科；常見類群為蜘蛛目、等足目、蜚蠊目、等翅目、革翅目和鞘翅目；稀有類群為馬陸、蜈蚣目、半翅目、雙翅目和鱗翅目.

表1 不同林地中大型土壤動物的種類和數量組成情況

從表2可知，不同使用方式林地的大型土壤動物的個體密度存在差異，其中耕作林地動物的個體密度(69.33只/m2)＞自然林地(56.89只/m2)，而H′指數和e指數則是耕作林地最高，自然林地的c指數最高.

表2 大型土壤動物在不同林地的群落結構指標值

這次研究中所捕獲的大型土壤動物涉及4個功能類群，分別為植食性、捕食性、雜食性和腐食性（見表1）.對4個功能類群進行類群數和個體數統計.植食性、捕食性、雜食性和腐食性土壤動物所涵蓋的類群數分別為3、3、5和2個；個體數為4、17、149和43只；個體數分別占捕獲大型土壤動物總量的1.88%、7.98%、69.95%和20.19%.

從表3，4可知，耕作林地植食性和腐食性土壤動物類群數比自然林地少，而雜食性土壤動物類群數則比自然林地多.耕作林地植食性土壤動物個體數比自然林地少，其他3種都比自然林地多.

表3 不同土層耕作林地大型土壤動物功能類群和個體數

表4 不同土層自然林地大型土壤動物功能類群和個體數

2.2 大型土壤動物的群落功能與類群特征

2.3 大型土壤動物的水平分布情況

在不同使用方式林地中，寡毛綱和蟻科分別占所捕獲大型土壤動物總量的17.71%和61.46%.類群數為自然林地＞耕作林地，個體數量則為耕作林地＞自然林地.

優勢類群寡毛綱為自然林地＞耕作林地，蟻科則為耕作林地＞自然林地.

2.4 大型土壤動物垂直分布情況

從表3，4可知，不同使用方式林地中的土壤動物類群和個體數量均在土層0～5 cm處最多，表聚現象明顯，類群數和個體數總體上逐層遞減.

3 討論

1)優勢類群寡毛綱、蟻科的分布最為廣泛，占捕獲大型土壤動物總量的19.72%和54.46%.這2種大型土壤動物是否作為北嶺山林地生態系統中的廣泛分布類群尚有待進一步研究.而馬陸、蜈蚣目、半翅目、雙翅目和鱗翅目均只在極個別樣地中出現，說明它們的生態適應性較差，只能在一定條件下生存，該結果對小環境具有指示作用.

2)從表2可以看出不同使用方式林地各種指標的差異，耕作林地大型土壤動物群落的H′和e值都高于自然林地，而c值則相反.這與有關研究所得結論相反[13].筆者認為，不同的生境有其特殊性，北嶺山耕作林地在人為干擾下土壤結構發生改變，增加了土壤的有機質，為土壤動物提供了合適的生存環境,因此造成其多樣性指數和均勻性指數高于自然林地.自然林地優勢類群突出，說明自然林地生態系統比較脆弱，應該加強保護.

3)有研究[14－15]表明，植食性動物作為初級消費者在生態金字塔中所占的能量值少于植物而居于第2位，故其種類和數量等通常都高于其他幾個營養級的消費者.本研究結果顯示，腐食性和雜食性土壤動物的個體數在4個功能類群中占多數.出現這種情況的原因在于，地下動物區系最初是以凋落物為主體的生物殘體為食物來源，故地下動物區系的主體為腐食性土壤動物，而植食性和捕食性土壤動物只占很小的比例.以蟻科為代表的雜食性土壤動物在捕獲的大型土壤動物中占多數.有關研究[16]表明，蟻科動物對嚴酷環境的適應能力較強.這說明耕作林地與自然林地的生境比較嚴酷，以后還要加強這方面的研究，以期進一步揭示生態系統惡化的原因.

4)研究大型土壤動物各功能類群的水平結構，一方面是比較各功能類群在各群落之間分布的不均勻性，另一方面是比較各功能類群之間的比例關系，由此揭示環境之間的差異性與共同性，探討土壤動物各功能類群的分布與環境因素之間的關系[17].由樣地土壤動物各功能類群的類群數和個體數量可以看出，類群數和個體數量分布都不均勻.雜食性土壤動物蟻科的個體數量在耕作林地和自然林地中相差不大，而腐食性土壤動物寡毛綱的個體數量在耕作林地則比自然林地中多（見表3～4）.這說明人為干擾也具有積極的一面，它能增加土壤有機質，同時為腐食性土壤動物提供了生存條件.

5)通過對大型土壤動物各功能類群垂直結構的研究，可知大型土壤動物個體數在土層0～5 cm處最多，表聚現象明顯.這說明無論耕作林地還是自然林地，土壤表層的營養物質比另外2層豐富.從表3～4可知，耕作林地由于有人為干擾，大部分有機肥都集中在土壤表層，由此造成雜食性土壤動物在土壤表層集中明顯；而植食性、捕食性和腐食性土壤動物，由于人為干擾的原因在不同土層分布不均勻.自然林地的雜食性土壤動物在不同土層中分布均勻，依次遞減，另外3種土壤動物中除了捕食性土壤動物出現波動外，總體上在不同土層中分布均勻，說明自然林地的人為干擾沒有耕作林地強，顯示出土壤生態系統具有相對穩定性.

在華南地區，關于大型土壤動物的相關研究較少，筆者今后將繼續在華南地區進行大型土壤動物的監測和研究工作，以獲得更豐富的數據，篩選出能指示生態系統恢復的生物物種.

4 結論

1)馬陸、蜈蚣目、半翅目、雙翅目和鱗翅目都只在極個別樣地中出現，說明它們的生態適應性較差，只能在一定條件下生存，這對小環境具有指示作用.

2)自然林地優勢類群突出，說明自然林地生態系統比較脆弱，應該加強保護.

3)人為干擾有其積極的一面，能增加土壤有機質.

4)以蟻科為代表的雜食性土壤動物在捕獲的大型土壤動物中占多數，說明耕作林地與自然林地的生境比較嚴酷.

5)大型土壤動物功能類群在不同土層的分布情況，可以指示土壤生態系統的相對穩定性.

本項研究得到肇慶學院生命科學學院朱橋、葉杭存、袁培玉等同學的熱情幫助,在此謹致謝意.

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