大興安嶺森林火燒跡地大型土壤動(dòng)物功能類群1)

張淑花 張雪萍

(綏化學(xué)院，綏化，152061)(哈爾濱師范大學(xué))

退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)包括其中各組分的演替變化，土壤動(dòng)物作為森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，也會(huì)對(duì)其恢復(fù)產(chǎn)生響應(yīng)［1］。近年來(lái)，由于自然或人為因素造成的生態(tài)系統(tǒng)退化加劇，土壤動(dòng)物在退化或恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)中的演化也開(kāi)始受到重視，如礦區(qū)恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)中土壤動(dòng)物的研究［2－4］，退化紅壤恢復(fù)過(guò)程中土壤動(dòng)物群落特征的研究［5］，退化草地恢復(fù)過(guò)程中土壤動(dòng)物研究［6］。對(duì)退化生態(tài)系統(tǒng)在恢復(fù)與重建過(guò)程中土壤動(dòng)物群落的研究，目的在于探討生態(tài)系統(tǒng)演化過(guò)程和土壤動(dòng)物群落變化的關(guān)系，以期能夠?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建提供理論支持。

目前對(duì)于退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中土壤動(dòng)物的研究多集中于群落結(jié)構(gòu)方面，在對(duì)功能類群方面的研究較少。本文在已有的群落結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上［7］，對(duì)大興安嶺森林火燒跡地土壤動(dòng)物功能類群進(jìn)行了分析，以期為進(jìn)一步研究退化生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)提供一定的依據(jù)。

1 研究地區(qū)概況與研究方法

研究區(qū)(123°13'～125°48'E，52°09'～53°23'N)位于黑龍江省北部塔河縣境內(nèi)，大興安嶺北緣伊勒呼里山北坡，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季漫長(zhǎng)寒冷，夏季短暫溫?zé)幔昶骄鶜鉁兀?℃，年平均降水量428 mm，年無(wú)霜期80～100 d。地帶性土壤為棕色針葉林土，森林覆蓋率為76.69%，喬木主要有興安落葉松(Larix gmelini)、白樺(Betula platyphylla)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、山楊(Populus davidiana)等10余種。

在研究區(qū)內(nèi)選取5個(gè)不同年份原自然植被基本一致的火燒跡地，由于一些火燒跡地面積較大，很難在附近找到與其對(duì)照的樣地，故我們?cè)谡{(diào)查區(qū)域內(nèi)選取了一塊與火燒跡地原始立地條件基本相似，但沒(méi)有受到火燒影響的樣地作為對(duì)比樣地。樣地分別是:A為火燒后恢復(fù)1 a的跡地，地點(diǎn)在塔峰16支線處;B為5 a跡地，地點(diǎn)在繡峰林場(chǎng);C為6 a跡地，地點(diǎn)在瓦拉干林場(chǎng);D為8 a跡地，地點(diǎn)在馬林林場(chǎng)，是在1987年輕度火燒的基礎(chǔ)上再次過(guò)火;E為13 a跡地，地點(diǎn)在塔林和秀峰交界處;F為16 a跡地，地點(diǎn)在馬林林場(chǎng);G為對(duì)比樣地，地點(diǎn)在塔河縣微波站。各樣地主要生境情況見(jiàn)表1。

在不同恢復(fù)年份的火燒跡地上選取有代表性的樣地，每塊樣地中隨機(jī)取樣方4處，取樣面積為50 cm×50 cm，分3層取樣，即凋落物層、0～5 cm和5～10 cm，共計(jì)取樣84個(gè)，手撿法分離大型土壤動(dòng)物，并立即用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的酒精將其殺死。分類鑒定主要參考尹文英編著的《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》［8］，用分析天平測(cè)取大型土壤動(dòng)物的生物量(濕質(zhì)量)及研究地點(diǎn)凋落物干質(zhì)量。同時(shí)在每個(gè)樣地0～10 cm深度取土壤分析樣品1 kg，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理化性質(zhì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 火燒跡地不同功能類群土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量與生物量

對(duì)大興安嶺森林火燒跡地土壤動(dòng)物功能類群進(jìn)行了調(diào)查(表2)。由表2可知:腐食性、植食性、捕食性3個(gè)功能類群的個(gè)體數(shù)量分別占86.31%、3.98%、9.71%，生物量分別占88.10%、6.18%、5.72%。在不同年份的火燒跡地中，除1a火燒跡地的腐食性動(dòng)物個(gè)體數(shù)量所占的比例(27.27%)較小外，其它樣地大型土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量均是腐食性動(dòng)物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其中8 a跡地腐食性動(dòng)物所占的比例最大，為90.87%;植食性動(dòng)物個(gè)體數(shù)所占比例較小，各火燒跡地中除13 a跡地其所占的比例為19.09%外，其它樣地所占的比例均小于5%，這主要是因?yàn)?3 a跡地螞蟻的數(shù)量較多所致;捕食性動(dòng)物中，1 a跡地的個(gè)體數(shù)量所占比例最大，為68.18%，其它樣地捕食性動(dòng)物所占比例均在12%以下，這主要是因?yàn)椴妒承詣?dòng)物的活動(dòng)性能較強(qiáng)，在火燒過(guò)后能夠較快地進(jìn)入跡地，隨著火燒跡地植被的逐漸恢復(fù)，捕食性動(dòng)物的個(gè)體數(shù)量雖然增加，但相對(duì)于腐食性動(dòng)物來(lái)說(shuō)，其數(shù)量已經(jīng)不具有優(yōu)勢(shì)地位。

表1 火燒跡地的主要生境條件

由各功能類群大型土壤動(dòng)物的生物量分析可以看出，在各樣地中腐食性動(dòng)物生物量均占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，比例最高的是5 a跡地，所占比例是91.75%，最低為6 a跡地，為83.25%。這主要是因?yàn)楦承詣?dòng)物中包括數(shù)量龐大的線蚓及個(gè)體較大的蚯蚓所致。植食性和捕食性動(dòng)物生物量所占的比例在各個(gè)樣地均較小，幾乎都在10%以下。

表2 火燒跡地大型土壤動(dòng)物不同功能類型的個(gè)體數(shù)量及生物量

2.2 火燒跡地不同功能類群土壤動(dòng)物的結(jié)構(gòu)

2.2.1 不同功能類群土壤動(dòng)物水平結(jié)構(gòu)

研究土壤動(dòng)物各功能類群的水平結(jié)構(gòu)，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(guān)系，由此揭示環(huán)境之間的差異性與共同性，探討土壤動(dòng)物各功能類群的分布與環(huán)境因素之間的關(guān)系［9］。

由各個(gè)樣地土壤動(dòng)物各功能類群的個(gè)體數(shù)量及生物量可以看出，土壤動(dòng)物各功能類群的個(gè)體數(shù)量和生物量的分布很不均勻，其個(gè)體數(shù)量和生物量的大小與環(huán)境因素間存在一定的聯(lián)系，環(huán)境條件越優(yōu)越，其個(gè)體數(shù)量和生物量越大。

2.2.2 不同功能類群土壤動(dòng)物垂直結(jié)構(gòu)

對(duì)火燒跡地土壤動(dòng)物各功能類群垂直結(jié)構(gòu)的研究是以大型土壤動(dòng)物各功能類群的垂直分布為依據(jù)的。由表3可見(jiàn)，不同火燒跡地土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)的垂直分布表現(xiàn)為0～5 cm層＞凋落物層＞5～10 cm層，各層分別占70.19%、15.49%、14.32%;腐食性動(dòng)物個(gè)體數(shù)的垂直分布除13 a跡地和對(duì)比樣地外，均表現(xiàn)為0～5 cm層＞5～10 cm層＞凋落物層，各層分別占75.73%、14.32%、9.94%;植食性動(dòng)物和捕食性動(dòng)物的垂直分布，除個(gè)別樣地外，均表現(xiàn)為自表層向下逐漸減少，其中1 a跡地枯枝落葉層沒(méi)有動(dòng)物，原因在于地表處于燒焦?fàn)顟B(tài)，幾乎沒(méi)有枯枝落葉存在。

表3 火燒跡地不同功能類群大型土壤動(dòng)物的垂直分布

3 結(jié)論與討論

大興安嶺森林火燒跡地土壤動(dòng)物可以分為腐食性動(dòng)物、植食性動(dòng)物、捕食性動(dòng)物3個(gè)生態(tài)功能類群，不論是個(gè)體數(shù)量還是生物量，均是腐食性動(dòng)物所占比例最大，而植食性和捕食性動(dòng)物所占比例很小，這與大興安嶺地區(qū)整體土壤動(dòng)物功能類群的特征是相一致的［10］。

各功能類群土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量在1 a跡地都是最少的，5 a及以上恢復(fù)年份的火燒跡地各功能類群土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量較大，與對(duì)比樣地差異不大，其數(shù)量變化與恢復(fù)年份之間無(wú)明顯相關(guān)性;各功能類群土壤動(dòng)物生物量在不同恢復(fù)年份的變化與個(gè)體數(shù)量具有一致的特征。各功能類群土壤動(dòng)物的個(gè)體數(shù)量和生物量所占的比例相差很大。1 a跡地中捕食性動(dòng)物個(gè)體數(shù)量所占比例為68.18%，其中以蜈蚣和蜘蛛類較多，其它樣地中腐食性動(dòng)物數(shù)量占優(yōu)勢(shì)，其所占的比例與火燒后恢復(fù)年份之間沒(méi)有相關(guān)性。這說(shuō)明火燒過(guò)后土壤中的捕食性動(dòng)物恢復(fù)較快，而腐食性動(dòng)物恢復(fù)速度相對(duì)較慢;隨著恢復(fù)時(shí)間的增長(zhǎng)，腐食性動(dòng)物所占比例變化不大。生物量在各個(gè)樣地均表現(xiàn)出腐食性動(dòng)物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這主要是因?yàn)楦承詣?dòng)物中包括數(shù)量龐大的線蚓以及個(gè)體較大的蚯蚓?；馃E地腐食性土壤動(dòng)物數(shù)量在垂直方向上除個(gè)別樣地外均表現(xiàn)為0～5 cm層＞5～10 cm層＞凋落物層，植食性和捕食性動(dòng)物數(shù)量的垂直分布，除個(gè)別樣地外均表現(xiàn)為自表層向下逐漸減少。

對(duì)各功能類群土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量作相關(guān)分析，表明腐食性動(dòng)物與植食性動(dòng)物相關(guān)系數(shù)為－0.153 2，植食性與捕食性動(dòng)物相關(guān)系數(shù)為－0.240 2，腐食性動(dòng)物與捕食性動(dòng)物相關(guān)系數(shù)為0.921 3;對(duì)各功能類群土壤動(dòng)物生物量作相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)分別為0.9627、0.7212、0.7916，說(shuō)明土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量除腐食性和捕食性動(dòng)物之間具有明顯正相關(guān)(P＜0.01)，其它類群個(gè)體數(shù)量之間的相關(guān)性不明顯，而各功能類群生物量間存在顯著的正相關(guān)(P＜0.05)。

火燒對(duì)不同功能類群土壤動(dòng)物影響較大的是1 a跡地，這說(shuō)明火燒剛過(guò)土壤動(dòng)物數(shù)量及功能類群組成會(huì)發(fā)生較大變化。隨著恢復(fù)年限增加，各功能類群動(dòng)物演化的規(guī)律還有待于進(jìn)一步研究。

土壤動(dòng)物生態(tài)功能研究一直是土壤動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究的重要內(nèi)容，根據(jù)它們的食性特征將其分為植食性、捕食性和腐食性等生態(tài)功能類群［11］，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的研究能夠提供很大的方便。但實(shí)際上有些動(dòng)物是兼?zhèn)溆袔追N食性，如線蟲(chóng)綱的動(dòng)物中有些種類是植食性的，有些是腐食性的，有的則是捕食性的。因此，需要更加精確地劃分土壤動(dòng)物群落功能類群，并對(duì)土壤動(dòng)物之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系進(jìn)行深入研究。

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