庭院綠地彈尾綱群落多樣性研究——以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)庭院綠地為例

賈俊麗,李友蓮

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山西 太谷030801;2.山西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,山西臨汾 041004)

彈尾綱動(dòng)物俗稱跳蟲,在各類土壤中普遍存在,類群和數(shù)量豐富,群落生物多樣性高,土壤彈尾蟲被看做是最重要的評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量變化的敏感性指示生物之一[1～4]。近年來(lái),Larsen[5]等國(guó)外學(xué)者加強(qiáng)了對(duì)彈尾蟲在森林、草原、農(nóng)田等自然土壤生態(tài)系統(tǒng)綜合作用的研究。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行土壤彈尾蟲生態(tài)學(xué)方面的研究[6,7],以后偶見零星報(bào)道[8],且都是在自然或半自然生境中,關(guān)于城市生態(tài)系統(tǒng)僅有賈俊麗等有過(guò)報(bào)道[9],尚未有關(guān)庭院微環(huán)境的研究,本研究擬以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)庭院綠地為例,試圖研究地處溫暖地帶庭院綠地中彈尾蟲的生態(tài)地理特征,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)彈尾蟲在城市生態(tài)系統(tǒng)的功用,為科學(xué)維護(hù)城市綠地景觀,建設(shè)合理的城市生態(tài)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣地選擇

選擇山西農(nóng)業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱山西農(nóng)大)校園綠地 ,該校區(qū)位于山西省晉中市(37°25′26″N,112°32′30″E),溫帶半干旱大陸性氣候,雨熱同季,年均氣溫9.8℃,無(wú)霜期130～175 d,年降水量462.9 mm左右,約有三分之二集中于夏季。校園綠化面積20%,均為典型的溫帶植物[10];其中喬木66種,有側(cè)柏(PlatycladusorientalisFranco)、圓柏(Sabina chinensis(L.)Ant)、毛白楊(PopulustomentosaCarr.)、山楂(Crataegus pinnatif idaBge.)和垂柳(Salix babylonicaL.)等,灌木和草本植物32種,有丁香(SyringaoblataLindl.)、小檗(Berberis thunbergiiDC.)、膠東衛(wèi)矛(EuonymuskiantschovicusLoes.)和中國(guó)地錦(Parthenocissus tricuspidata)等[11]。

根據(jù)該校園綠地的特點(diǎn),選取四塊具代表性的綠地類型[12],各樣地的植被和土壤結(jié)構(gòu)見表1,分別命名為Ⅰ～Ⅳ號(hào)樣地。

表1 各樣地概況Table 1 The situation of four studied plots

1.2 研究方法

2010年5月對(duì)校區(qū)內(nèi)的四個(gè)典型樣地進(jìn)行取樣,每個(gè)樣地做五個(gè)重復(fù),每個(gè)樣方面積10 cm×10 cm,分凋落物層,0～5 cm、5～10 cm 和10～15 cm三層取樣[13],共獲得240個(gè)樣方,1.2×105cm3樣土。用漏斗法(Tullgren)實(shí)驗(yàn)室分離提取,標(biāo)本依據(jù)《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[14]和彈尾綱現(xiàn)代分類系統(tǒng)[15]及國(guó)際通用的彈尾綱網(wǎng)站http://www.collembola.org鑒定到屬。

1.3 多樣性測(cè)度及分析

土壤彈尾綱群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)的測(cè)定統(tǒng)一采用下述公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[13]:

(1)Shannon-Wiener多樣性指數(shù):

式中,p i=ni/N,ni為每個(gè)類群的個(gè)體數(shù),N為總的個(gè)體數(shù)。

(2)Pielou均勻度指數(shù):

式中,H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù),S為類群數(shù)。

(3)Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù):

式中,ni為每個(gè)類群的個(gè)體數(shù),N為總的個(gè)體數(shù)。

(4)Margalef豐富度指數(shù):

式中,N為總的個(gè)體數(shù),S為類群數(shù)。(5)Jaccard相似性指數(shù)

式中a為群落A的類群數(shù),b為群落B的類群數(shù),c為群落A、B共有的類群數(shù)。當(dāng)0＜q＜0.25時(shí),極不相似;當(dāng) 0.25≤q＜0.50時(shí),中等不相似;0.50≤q＜0.75時(shí),中等相似;當(dāng) 0.75≤q＜1.00時(shí),極相似[16]。

2 結(jié)果和分析

2.1 土壤彈尾蟲群落組成

本研究共獲得彈尾綱標(biāo)本1724只,平均個(gè)體密度0.3590萬(wàn)·m-3,分別隸屬于彈尾綱3個(gè)亞目4科8屬(表2),其中 Hypogastruridae(球角跳科)和Isotomidae(等跳科)兩個(gè)科個(gè)體數(shù)量分別達(dá)到1346只和212只(表 3),包含了Hypogastrura(球角跳屬)、Ceratophysella(泡角跳屬)、Folsomia(符跳屬)和Proisotoma(原等跳屬)四屬,占所有標(biāo)本總量的78.07%和12.30%,是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園綠地生境中的優(yōu)勢(shì)群落;Entomobryidae(長(zhǎng)跳目)包含Sinella(裸長(zhǎng)角跳屬)、Orchesellides(長(zhǎng)角長(zhǎng)跳屬)和Pseudosinella(擬裸長(zhǎng)角跳屬)三個(gè)屬,但總個(gè)體數(shù)只有164個(gè),僅占到標(biāo)本總數(shù)的9.51%,是本研究地的常見類群;Symphypleona(愈腹跳目)僅有單科單屬2只個(gè)體出現(xiàn),且只出現(xiàn)在兩個(gè)樣地,占總標(biāo)本量的0.12%,是該研究樣地的稀有類群。

表2 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)所有綠地中彈尾綱群落組成Table 2 Composition of Collembola communities in all sorts of Greenblets in Shanxi Agricultural University

2.2 土壤彈尾蟲分布

2.2.1 水平分布

各綠地彈尾綱動(dòng)物群落組成(表4)為:Ⅰ(5屬)=Ⅲ(5屬)＞Ⅳ(4屬)＞Ⅱ(3屬);數(shù)量組成是:Ⅳ(1243只)＞ Ⅲ(235只)＞ Ⅰ(143只)＞Ⅱ(103只)。從各樣地彈尾綱動(dòng)物組成來(lái)看,各樣地的優(yōu)勢(shì)類群、常見類群和稀有類群的分布不相同。I號(hào)樣地的優(yōu)勢(shì)類群是:Ceratophysella(57.34%)＞Sinella(13.99%)＞Folsomia(13.29),常見類群是Pseudosinella(9.09%)＞Orchesellides(6.29%),無(wú)稀有類群;Ⅱ號(hào)樣地的優(yōu)勢(shì)類群為:Ceratophysella(90.29%),Folsomia(6.80%)＞Sinella(2.91%)為常見類群,同樣無(wú)稀有類群;Ⅲ號(hào)樣地的優(yōu)勢(shì)類群:Ceratophysella(68.51%)＞Sinella(18.30%),常見類群是:Proisotoma(9.79%)＞Pseudosinella(1.70%)＞Orchesellides(1.28%),稀有類群 :Sphaeridia,僅占本樣地0.42%;Ⅳ號(hào)樣地優(yōu)勢(shì)類群:Ceratophysella(57.12%)＞Hy pogastrura(24.14%)＞Folsomia(13.11%),常見類群為Orchesellides(5.55%),稀有類群為Sphaeridia,僅占總標(biāo)本數(shù)的0.08%。

表3 四種不同綠地類型中彈尾綱科的組成和數(shù)量Table3 Families'composition and quantity of Collembolain four sorts of Greenblets

表4 四種綠地類型中彈尾綱群落和數(shù)量Table 4 Composition and quantity of Collembolain the 4 Greenblets

2.2.2 不同樣地土壤彈尾蟲的群落相似性

由表5可以看出,Ⅰ號(hào)樣地與Ⅱ號(hào)樣地的相似程度最高,為中等相似;其次是Ⅰ號(hào)樣地和Ⅲ號(hào)樣地,而Ⅰ號(hào)樣地與Ⅳ號(hào)樣地、Ⅳ號(hào)樣地與Ⅱ號(hào)樣地及Ⅲ號(hào)樣地和Ⅳ號(hào)樣地相似程度較低,都為中等不相似。

2.2.3 土壤彈尾蟲的多樣性等主要指標(biāo)

此次調(diào)查的土壤彈尾蟲的各項(xiàng)重要的指標(biāo)(見表6)為:密度:Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ;豐富度指數(shù)D:Ⅲ＞Ⅳ=Ⅰ＞Ⅱ;多樣性指數(shù)H′:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ;均勻度指數(shù)E:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ;優(yōu)勢(shì)度指數(shù)C為:Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ。

表5 各群落相似性指數(shù)Table 5 Similarity index of Collembola communities

表6 四種生境中土壤跳蟲群落的幾項(xiàng)重要指標(biāo)Table 6 Someimportant indices of Collembolain four habitats

3 結(jié)論與討論

(1)此次調(diào)查山西農(nóng)業(yè)大學(xué)庭院綠地,共獲得彈尾類個(gè)體1724只,分屬3目4科8屬,其中,Entomobryidae(長(zhǎng)跳科)有3屬,類群數(shù)較多,而 Hypogastruridae(球角跳科)個(gè)體數(shù)卻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì);從科級(jí)群落來(lái)看,Hypogastruridae(球角跳科)和Isotomidae(等跳科)兩個(gè)科個(gè)體數(shù)量分別達(dá)到1346只和212只,占所有標(biāo)本總量的78.07%和12.30%,是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園綠地生境中的優(yōu)勢(shì)群落;從屬級(jí)群落來(lái)看:Ceratophysella(泡角跳屬)、Hypogastrura(球角跳屬)、Folsomia(符跳屬)是本研究地的優(yōu)勢(shì)屬;常見屬是Proisotoma(原等跳屬)、Sinella(裸長(zhǎng)角跳屬)、Orchesellides(長(zhǎng)角長(zhǎng)跳屬)和Pseudosinella(擬裸長(zhǎng)角跳屬);Sphaeridia(球圓跳屬)為該校園庭院綠地的稀有屬。

(2)調(diào)查結(jié)果中,各樣地的多樣性等指標(biāo)差異較大,其中Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)樣地彈尾綱群落分布均勻且優(yōu)勢(shì)類群明顯,其多樣性指數(shù)高,群落發(fā)育較好,分析認(rèn)為Ⅰ號(hào)樣地的團(tuán)粒狀土壤結(jié)構(gòu),長(zhǎng)勢(shì)良好的小麥及雜草環(huán)境為彈尾綱動(dòng)物的生存和發(fā)育提供了較為有利的條件,Ⅱ號(hào)樣地雖然為塊狀土壤,但濃密的樹苗保存了較濕潤(rùn)的微環(huán)境,這很利于土壤跳蟲的群落發(fā)育。Ⅲ號(hào)和Ⅳ號(hào)樣地盡管密度很大,但由于分布不均勻并且優(yōu)勢(shì)類群不明顯,多樣性指數(shù)較低,多樣性并不好,這可能是因?yàn)闃狱c(diǎn)正好選擇到Hypogastruridae群落的結(jié)果。

(3)本調(diào)查與同地帶臨汾市城市生態(tài)系統(tǒng)的2006～2007年群落調(diào)查結(jié)果(8科18屬,1492個(gè))相比,作為城市生態(tài)系統(tǒng)的微域環(huán)境,山西農(nóng)業(yè)大學(xué)庭院綠地跳蟲群落有這樣的特征:一是個(gè)體數(shù)量比城市生境多,考慮原因是采樣期正是跳蟲發(fā)育高峰期,標(biāo)本中確實(shí)存在很多幼體證明了這一點(diǎn);二是群落數(shù)量遠(yuǎn)比城市生態(tài)系統(tǒng)少,初步分析認(rèn)為是樣地植被單調(diào)和受人為干擾的結(jié)果,比較表明本樣地遭到較多的人為干擾,土壤跳蟲群落受到一定影響,應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)。

(4)條件受限,只對(duì)該研究地2010年5月份的彈尾綱群落做了調(diào)查,后續(xù)工作應(yīng)多年度多份展開對(duì)該樣地該生物類群的研究,對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)中彈尾綱的功用作出更詳盡的評(píng)價(jià),為保護(hù)城市生態(tài)系統(tǒng)提供更翔實(shí)的資料依據(jù)。

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