N沉降下彈尾蟲垂直分布動態研究

蘭曉萍，邵紅濤，劉麗萍，張 濤，孫 元,*

(黑龍江大學 a.農業資源與環境學院；b.生命科學學院，哈爾濱 150080)

N沉降下彈尾蟲垂直分布動態研究

蘭曉萍a，邵紅濤a，劉麗萍b，張 濤a，孫 元a,*

(黑龍江大學 a.農業資源與環境學院；b.生命科學學院，哈爾濱 150080)

彈尾蟲；氮沉降；垂直分布；森林生態系統

0 引 言

彈尾蟲(Collembola)分布廣泛，是土壤中的優勢物種，與線蟲、螨蟲共稱為土壤動物3大類群[1]。彈尾蟲個體雖小，卻對環境變化敏感，可作為土壤健康、土壤污染和生態恢復等方面的指示生物[2-3]。它們在土壤中具有特殊地位和功能，在生態系統中的能量流動、物質循環以及土壤形成與熟化中均起重要的作用，因此可作為土壤質量評估的特征指標[4-6]。

森林是陸地生態系統的主體，同時也是世界生物多樣性的分布中心。人為活動導致的氮沉降增加正在影響森林生態系統的生物多樣性、群落結構乃至生態系統的功能。特別是在工業發達的歐洲和美洲，高氮沉降已經嚴重威脅到了森林生態系統的生物多樣性[7-8]。

彈尾蟲的群落結構與生態環境是相互適應選擇的，環境一定時，彈尾蟲的群落結構也通常不變。環境改變其群落結構也會隨之變化。類群數、個體密度、多樣性指數以及群落豐富度和均勻度是評價土壤彈尾蟲群落結構變化的量化指標，在一定程度上反應群落環境質量狀況[5]。小興安嶺地區地處寒溫帶，是我國最重要林區之一，但目前有關該地區土壤動物學方面的研究報道很少。小興安嶺森林生態系統彈尾蟲的區系組成、生態分布特征及季節變化等，都對該地區彈尾蟲特點及其生態地理規律，探討土壤動物在生態系統中的作用具有重要意義，同時也能為進一步展開寒溫帶地區土壤動物學方面的研究提供基礎資料[9-11]。本研究對模擬氮沉降下對小興安嶺森林生態系統定位研究站彈尾蟲垂直分布進行調查，揭示該地區彈尾蟲數量及類群特征，為了解森林生態類型中彈尾蟲多樣性提供相關資料。

1 自然概況

采樣點選取小興安嶺森林生態系統定位研究站，該站位于伊春市五營區，屬黑龍江省東北部小興安嶺南坡北段，地處北半球氣候變化敏感區域，地理坐標為E128 °58＇～E129°15＇，N 48 °02＇～N48°12＇，海拔高度280～683 m，為坡狀的低山丘陵地段和寬廣谷地，坡度10°～25°，年平均溫度-0.5 ℃，無霜期120 d左右，年降水量為650 mm，區內水系成樹枝狀。

地帶性植被為溫帶針闊葉混交林，生物地理屬于中國東北區長白植物區系小興安嶺亞區，地帶性土壤類型為暗棕壤，土壤pH值為5.6，有機質含量為407.501±66.512 g/kg，速效氮含量為354.561±52.124 mg/kg，有島狀永凍層分布。

植被類型豐富，林冠層主要樹種有紅松(Pinuskoraiensis)、臭冷杉(Abiesnephrolepis)、紅皮云杉(Piceakoraiensis)、魚鱗云杉(P.jezoensisvar.microsperma)等，伴生樹種主要有水曲柳(Fraxinusmandshurica)、白樺(Betulaplatyphylla)、風樺(B.costata)等樹種。

2 研究方法

樣地選擇在小興安嶺森林生態系統定位研究站試驗區，采用間斷性集中施氮模擬氮沉降法，人工噴施NH4NO3建立氮沉降梯度系列方法。本實驗設4個梯度施N處理，即對照(CK)、低N(L)、中N(M)和高N(H)，分別按0、50、100和150 kg/(hm2·a)-1進行外加NH4NO3處理。

根據N處理水平，每月月初將每個樣方所施的NH4NO3溶解于30 L純凈水中(每次計算年增加降水量)后，以背式噴霧器人工均勻噴灑在林地上。對照處理則噴灑同樣多的水以避免林地水分人為的差異。施N與對照樣方均為20 m×20 m，每兩個樣方間緩沖帶寬為10 m。樣方四周用PVC板鑲嵌至土壤礦質層，不同施N量的樣方處在相同坡位，以避免地表徑流或壤中流造成樣方間的N連通。

于2012年8月進行采樣，在每一個重復小樣地內按對角線法選取5個點，樣方大小為10 cm×10 cm，在每一點上用直徑5 cm的采土器分I層(凋落物層)、II 層(0～5 cm)、III 層(5～10 cm)、IV層(10～15 cm)4層取樣。樣品用黑色塑料袋封好，帶回實驗室，利用Tullgren干漏斗法分離24 h后，收集其中的彈尾蟲[12-13]。標本制作過程包括分揀、清洗、透明、封片。標本成功制作后，在常溫下自然風干或經40 ℃恒溫箱烘烤1～2 d。標本制作完成即可在Tech XTS-20解剖鏡和Tech SA3000顯微鏡下進行鑒定并統計相關數據[14]。

3 結果與分析

表1 不同濃度氮沉降下彈尾蟲個體群落特征表

注：+++為優勢類群(個體數占總數的10%以上)；++為常見類群(個體數占總數的1%～10%)；+為稀有類群(個體數占總數的0.1%～1%)。

隨著施氮濃度的增加，彈尾蟲總個體數逐漸減少。未施氮和中氮處理下，II層彈尾蟲數量高于其它各層；而經低氮和高氮處理后，彈尾蟲個體數量均為由表層至深層逐漸減少，呈現出表聚性(圖1)。

圖1 氮沉降下不同土層中彈尾蟲個體數量Fig.1 Individual number of Collembola in different soil layers under nitrogen deposition

氮沉降下類群數特征表現在凋落物層類群數在不同施氮濃度下略有變化，中氮處理下類群數較低氮增多(7科)，低氮和中氮處理下，III層類群數較其它各層明顯減少。施氮濃度逐漸升高后，類群數減少，直至為0(圖 2)。

圖2 不同濃度氮處理下不同土層彈尾蟲類群數量Fig.2 Collembola group number in soil layers under nitrogen deposition

4 結 語

從未施氮到高氮處理下，彈尾蟲總個體數量呈現出逐漸減少的趨勢。在低氮及高氮處理下，彈尾蟲數量逐漸減少；而中氮處理下，Ⅱ層(0～5 cm)數量增多，出現拐點。在低、中、高氮處理下，Ⅲ(5～10 cm)、Ⅳ(10～15 cm)層個體數量減少，甚至為0，呈現出明顯的表聚性。不同濃度下凋落物層類群數較其它各層豐富，低氮和中氮處理下，III層類群數較其它各層明顯減少。有關氮沉降對彈尾蟲垂直分布的影響因素還有待于進一步研究。

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Vertical distribution of Collembola under nitrogen deposition

LAN Xiao-Pinga, SHAO Hong-Taoa, LIU Li-Pingb, ZHANG Taoa, SUN Yuana,*

( Heilongjiang University,a.College of Agricultural Resource and Environment; b.College of Biology, Harbin 150080, China)

Collembola are small important soil animals, small in size, distributed widely. In this paper, the sampling site in Forest Research Center in Xiaoxingan Mountains were hosed. Tullgren method was used to separate the specimens. In total, there are 1 050 specimens belonging to 7 families. They are Onchiuridae, Isotomidae, Neanuridae, Hypogastruridae, Entomobryidea, Tomoceridae and Pseudachorutidae. Among them, Onchiuridae, Isotomidae, Neanuridae, Hypogastruridae are dominant groups, Entomobryidea and Tomoceridae are common groups, while Pseudachorutidae is the rare group. It shows that from CK to high concentration of nitrogen, individual number of Collembola decreased gradually. Under low and high nitrogen treatment, individual number of Collembola decreased, but under medium nitrogen deposition, that of II (0～5 cm) was the highest. Under different treatments, individual number of III (5～10 cm) and IV (10～15 cm) decreased in a gradual way, even dropping to zero. It shows Collembola’s preference for going to surface.

Collembola; nitrogen deposition; vertical distribution; forest ecosystem

10.13524/j.2095-008x.2014.01.012

2013-11-16

http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1566.T.20140115.1509.001.html

國家自然科學基金項目(31200341, 31370494)

蘭曉萍(1989-)，女，黑龍江鶴崗人，碩士研究生，研究方向：農業昆蟲與害蟲防治；*通訊作者：孫 元(1978-)，女，遼寧沈陽人，副教授，博士，碩士研究生導師，研究方向：昆蟲生態學，E-mail：sunyuan@hlju.edu.cn。

S154.5

A

2095-008X(2014)01-0055-04