廣州白云山大中型土壤動物群落結構與多樣性*

喬煜 熊詠梅 吳巧花

（廣州市林業和園林科學研究院/廣東廣州城市生態系統國家定位觀測研究站，廣東 廣州 510405）

城市化進程中，在強烈的人為因素干擾下土壤性質發生變化[1]，土壤堿化、富營養化、重金屬污染化嚴重[2～3]，同時直接或間接地影響植物、土壤動物等生物多樣性[4～5]。土壤動物是城市生態系統的重要組成部分，在城市生態系統物質循環、能量流動中具有重要地位。土壤動物能夠對城市化所帶來的環境污染或變化做出較為靈敏的反應，因此，城市化對土壤動物群落的影響已成為生態學研究的熱點之一[6～7]。白云山位于廣州城區東北部，被譽為廣州市的“綠肺”，是市民游憩、休閑和度假的重要場所，在廣州城市生態環境建設中擔負著極重要的功能。目前，白云山已處于城市四面包圍之中，是研究城市化與土壤動物相互響應的理想場所，關于白云山綠地土壤動物多樣性的研究卻鮮有報道[8]，尚未見對白云山綠地大中型土壤動物的相關研究。本文基于對白云山綠地土壤動物群落結構的調查，研究其多樣性和垂直分布的狀況，為后續研究城市化對白云山綠地土壤動物的影響提供基礎數據，以期進一步研究土壤動物對城市生態系統健康狀況的反饋機制。

1 研究方法

1.1 研究區域概況

白云山是廣州市城區東北部最大的一塊城市綠地，屬南亞熱帶季風海洋性氣候，溫暖濕潤，并具有比較明顯的干濕季。年平均氣溫為21.4℃～21.8℃，日均氣溫在0℃以上；年降水量1 689.3～1 876.5 mm，雨季(4—9月)降水量占到全年的85%以上；年均濕度為79%。白云山原生植被為南亞熱帶季風常綠闊葉林，經過多次破壞和人工林改造，現在的植被為人工植被和天然次生植被的混合體。白云山地帶性土壤為赤紅壤，呈強酸性[9]。

1.2 取樣和鑒定

于 2017 年 8 月（雨季）和2018年 1 月（旱季），選取白云山11塊固定樣地取樣，樣地面積為400 m2。每個樣地內按對角線法選取 5 個點，每個點用邊長 15 cm×15 cm 正方形線框收集地表凋落物層取一個混合樣，記作 F0 層（凋落層）；每個點周邊用直徑 6 cm 的采土器分 F1 層（0～10 cm）、F2 層（10～30 cm）、F3 層（30～50 cm）3 層取樣，每個分層各獲得3個土樣。采集的樣本立即帶回實驗室，用干漏斗法對大中型土壤動物進行分離。所得標本用 75%的酒精保存，進行分類鑒定及數據統計。參照尹文英《中國土壤動物檢索圖鑒》在體式顯微鏡下進行分類鑒定及統計[10]。

1.3 數據分析

對照尹文英所著的《中國土壤動物檢索圖鑒》一書對收集到的土壤動物進行分類鑒定和個體數量統計。根據所捕獲的土壤動物的個體數占總捕獲量的百分比進行劃分，個體數占總捕獲量10.00%以上者為優勢類群（+++）；個體數占總捕獲量1.00%～10.00%為常見類群（++）；個體數占總捕獲量1.00%以下為稀有類群（+），收集不到者記為無（-）[10]。

以Shannon－Wiener多樣性指 數（H）、Pielou均 勻 度 指 數（E）、Simpson優勢度指數（C）和Margalef豐富度指數（D）表示土壤動物群落相對多樣性，計算公式：

i體數，N為總個體數，S為種數[10]。測定數據用STATISTICA 10.0統計軟件處理，數值為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 土壤動物群落組成

調查共獲得白云山綠地大中型土壤動物13 804頭，隸屬4綱25目（表1）。其中，雨季獲得大中型土壤動物9 630頭，隸屬于3門12綱29目或亞綱，優勢類群為彈尾綱和真螨目，總計占個體數77.66%；常見類群為寄螨目、纓翅目、鞘翅目和膜翅目，總計占個體數15.13%；稀有類群包括腹足綱、綜合綱、寡毛綱、蠋線綱、等等，總計占個體數7.22%。旱季獲得大中型土壤動物4 174頭，隸屬于1門8綱20目或亞綱，優勢類群為彈尾綱和真螨目，總計占個體數86.18%；常見類群為寄螨目、纓翅目和膜翅目，總計占個體數10.83%；稀有類群包括綜合綱、蜘蛛目、偽蝎目等，總計占個體數2.99%。可見，旱雨季的土壤動物優勢類群和常見類群幾乎相同，其中旱季優勢類群的優勢度更高，但數量差異大，雨季個體數量是旱季的兩倍以上。

2.2 土壤動物垂直分布

垂直分布在白云山綠地F0層（凋落層）、F1層（0～10 cm）、F2層（10～30 cm）和F3層（30～50 cm）的大中型土壤動物隨著土層深度的增加而急劇減少（圖1），表明白云山綠地絕大多數大中型土壤動物都在凋落層生存。旱季和雨季的土壤動物均呈現表聚性，其中旱季和雨季F0層土壤動物個體數差異最大，旱季為3 329頭，雨季為8 814頭；F1層、F2層和F3層的土壤動物個體數差異不明顯；旱季和雨季F3層的土壤動物均數量少，分別為59頭和72頭。

表1 白云山綠地旱雨季土壤動物群落組成

圖1 白云山綠地旱雨季土壤動物垂直分布

2.3 土壤動物多樣性

對旱雨季白云山綠地大中型土壤動物多樣性特征進行了調查。白云山綠地旱季土壤動物類群數（S）平均值為44±9，雨季則為58±9（圖2）；旱季土壤動物個體數（N）平均值為431±196，雨季則為962±542（圖3）；旱季土壤動物Shannon－Wiener多樣性指數（H）平均值為2.74±0.38，雨季則為2.88±0.50（圖4）；旱季土壤動物Pielou均勻度指數（E）平均值為0.73±0.09，雨季則為0.71±0.12（圖5）；旱季土壤動物Simpson優勢度指數（C）平均值為0.14±0.08，雨季則為0.14±0.13（圖6）；旱季土壤動物Margalef豐富度指數（D）平均值為7.10±1.39，雨季則為8.50±1.13（圖7）。對比白云山綠地大中型土壤動物多樣性指數、均勻度指數以及優勢度指數平均值，雨季的個體數遠遠大于旱季，雨季的類群數和豐富度指數高于旱季，其他指數差別不大，說明白云山綠地大中型土壤動物的絕大部分更適應雨季，但優勢類群對旱雨季變化的響應不明顯。

圖2 白云山綠地旱雨季土壤動物類群數(S)

圖3 白云山綠地旱雨季土壤動物個體數(N)

圖4 白云山綠地旱雨季土壤動物Shannon-Weiner多樣性指數(H)

圖5 白云山綠地旱雨季土壤動物Pielou均勻度指數(E)

圖6 白云山綠地旱雨季土壤動物Simpson優勢度指數(C)

圖7 白云山綠地旱雨季土壤動物Margalef豐富度指數（D）

3 小結

白云山以中低山和丘陵地貌為主要地理特征，植被常綠，大部分綠地為復層結構，形成較適宜水熱條件，土壤動物較為豐富，調查共獲得大中型動物13 804頭，隸屬4綱25目。其中絕大部分大中型土壤動物更適應雨季，雨季的個體數、類群數和豐富度指數高于旱季，但占總個體數比例達77.66%的優勢類群對旱雨季無明顯響應。可見，研究水熱條件對白云山綠地中大型土壤動物的影響，可重點分析除優勢類群外的其他類群。同時大中型土壤動物的表聚性明顯，凋落層和F1層（0～10 cm）個體密度大，F2層（10～30 cm）和F3層（30～50 cm）的土壤動物急劇減少到不足百頭，這與土壤的理化性質也有一定關系，后續將研究白云山綠地中大型土壤動物與土壤理化性質的關系。

注：文中圖片為作者自繪。