銅陵獅子山尾礦庫土壤動物群落結構及季節(jié)變化

張小會，朱永恒，何志農(nóng)

（1.安徽師范大學 國土資源與旅游學院，安徽 合肥 230000；2.安徽省自然災害過程與防控研究中心，安徽 蕪湖241000；3.滁州學院 教育科學學院，安徽 滁州 239000）

銅陵獅子山尾礦庫土壤動物群落結構及季節(jié)變化

張小會1，朱永恒2，何志農(nóng)3

（1.安徽師范大學 國土資源與旅游學院，安徽 合肥 230000；2.安徽省自然災害過程與防控研究中心，安徽 蕪湖241000；3.滁州學院 教育科學學院，安徽 滁州 239000）

2007－2008年，在銅陵獅子山尾礦庫中心和邊緣進行土壤動物調(diào)查，共捕得土壤動物564只，隸屬4門5綱11目，其中優(yōu)勢類群為線蟲類和蜱螨類。兩大類樣地土壤動物種類組成較為相似，在垂直分布上具有表聚性。對土壤動物群落進行多樣性分析，得出結果，離尾礦庫中心較遠的樣地各項指數(shù)均優(yōu)于尾礦庫的中心點樣地；從季節(jié)動態(tài)來看，Margalef指數(shù)春季最高，夏秋緩慢降低，冬季最低。Shannon指數(shù)從春季開始緩慢增高，到秋季達到最大值，隨后下降，總趨勢為秋季＞夏季＞春季＞冬季。

尾礦庫；土壤動物；群落結構；多樣性；季節(jié)變化

土壤動物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中不可分割的組成部分，它們在分解殘體、土壤形成與發(fā)育、土壤結構和肥力保持以及促進和保護植物群落的次生演替和動植物物種多樣性方面發(fā)揮著重要作用。在國際上，土壤動物研究始于1840年達爾文等對蚯蚓生物學的研究。我國雖然早已有一些關于個別土壤動物類群新種描述、區(qū)系調(diào)查、生活習性和生態(tài)分布等方面的研究，但真正系統(tǒng)地開展土壤動物學的研究開始于20世紀80年代。20多年來，諸多學者對我國土壤動物群落開展了調(diào)查研究，取得了豐碩的成果。推動了我國土壤動物群落生態(tài)學的蓬勃發(fā)展。然而，目前對廢棄尾礦庫的土壤動物的生態(tài)研究還是比較少，特別是對亞熱帶濕潤地區(qū)的廢棄尾礦庫的研究更是比較薄弱。為此，筆者在進行銅陵生物多樣性研究的同時，對獅子山尾礦庫土壤動物多樣性開展了初步調(diào)查與研究，以期為尾礦地的治理和生物群落的重建以及生物多樣性的保護提供理論依據(jù)和基礎資料。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地區(qū)概況

銅陵市位于安徽省南部，長江中下游南岸，屬皖南丘陵的一部分，面積約995km2，地處30°56′42″N，117°43′28″E。該市氣候溫和濕潤，季節(jié)特點分明，雨量充沛且無霜期長，屬亞熱帶濕潤季風氣候。年平均氣溫16℃，年平均降水量1400mm，年平均相對濕度77%，平均無霜期230d。全年平均太陽輻射總量為114.8千卡／平方厘米。土壤為黃棕壤，植被為亞熱帶常綠闊葉林與落葉闊葉混交林。調(diào)查區(qū)獅子山銅尾礦位于銅陵市東南部的朝山村，該尾礦場海拔較高，三面環(huán)山，一面筑壩，由尾礦砂排放堆積而成，壩高約100m，面積達20km2，停止排放時間約為15年，人為干涉較少，風蝕、水蝕較為嚴重。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設置

以獅子山尾礦庫的中心為基本樣地；在尾礦庫內(nèi)，以此基本樣地為準，向東100米選擇另一個樣地。這樣總共兩個樣地，分別以1和2編號。相應的情況見表1。

表1 兩大樣地概況

1.2.2 采樣和鑒定方法

自2007年冬－2008年秋選擇春夏秋冬四個采樣季節(jié)，以4，8，10和1月分別代表春、夏、秋、冬四季。每次采樣選擇兩個樣地，樣點選擇在相對比較平坦的地方。其中一個樣地取大型土壤動物4個樣，樣方面積為30cmx30cmx20cm，共取16個樣，用手揀法獲取大型土壤動物；在另一個樣地，中小型土壤動物以100cm3土壤容重器的土體為一個樣，每個樣地以5cm等距分4層取樣，每層取4個土樣，4個樣地共取64個土樣，帶回實驗室用干、濕漏斗分離法提取中小型土壤動物，最后進行土壤動物的室內(nèi)分類鑒定和數(shù)量統(tǒng)計。分類鑒定主要參考《中國土壤動物檢索圖鑒》（尹文英，2000）和《中國亞熱帶土壤動物》（尹文英，1992）進行，土壤動物統(tǒng)一鑒定到目。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

在各類群數(shù)量優(yōu)勢度的劃分上，把個體數(shù)占總捕獲量的10%以上者為優(yōu)勢類群，把個體數(shù)占總捕獲量的1% 到10%者為常見類群，把個體數(shù)占總捕獲量的1%以下者為稀有類群（傅必謙等，2002）。土壤動物群落多樣性主要采用以下幾個指標進行計算（王立志等，2009）：

1）Margalef物種豐富度指數(shù)（E）：

E＝（S－1）／lgN式中，N為所有種的個體總數(shù)，S為樣地中物種數(shù)。

2）Shannon指數(shù)（H）：

式中，Pi＝ni／N，ni為第i種的個體數(shù)。

3）Pielou均勻度指數(shù)（J）：4）Simpson優(yōu)勢度集中性指數(shù)（C）：

2 結果與分析

2.1 獅子山尾礦庫土壤動物的群落組成

尾礦庫土壤動物組成貧乏，數(shù)量少密度小，調(diào)查期間共獲得大、中小型土壤動物564個，分季節(jié)進行統(tǒng)計，隸屬于4門5綱11目（表2）。其中優(yōu)勢類群為線蟲類和蜱螨類，蜱螨類和線蟲類的比值（A／D值）接近于1。常見類群有彈尾類、膜翅類、雙尾目、雙翅類幼蟲、蜘蛛類，其余為稀有類群。優(yōu)勢類群和常見類群共同構成了尾礦庫土壤動物群落的主體。

表2 獅子山尾礦庫土壤動物的群落組成

表3 兩大樣地土壤動物數(shù)量組成（只·m－2）

表4 兩大樣地土壤動物群落的多樣性指數(shù)

2.2 兩大樣地土壤動物的群落組成特點及多樣性

從表3和表4可以看出，2號樣地各項指數(shù)均大于1號樣地，類群數(shù)和個體數(shù)量也是2號樣地大于1號樣地。位于尾礦庫中心的1號樣地，Margalef指數(shù)、Shannon指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)都低于2號樣地，雖然在此地也獲得了不少的個體數(shù)量，說明了該地物種種類較少，且分布不均勻。從表3可以看出，該樣地的優(yōu)勢類群主要為線蟲目和蜱螨目，蜱螨類和線蟲類的比值（A／D值）小于1，其他類群都比較稀少。位于中心點向東100m的2號樣地，Margalef指數(shù)、Shannon指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)都呈現(xiàn)了較高的數(shù)值，除了線蟲目和蜱螨目2個優(yōu)勢類群外，還有常見類群彈尾目、膜翅目、鞘翅目、鱗翅目和蜘蛛目，蜱螨類和線蟲類的比值（A／D值）大于1。

2.3 兩大樣地土壤動物的垂直分布

從圖1可以看出，尾礦庫土壤動物類群和個體數(shù)的表聚性比一般土壤類型或其他農(nóng)業(yè)生態(tài)類型更突出。通過這次調(diào)查統(tǒng)計得出，在1號樣地，四季總共獲得的土壤動物數(shù)量比2號樣地少，并且表聚性比2號樣地更加明顯。1號樣地A層（0至5cm）個體數(shù)占全捕量的90%，2號樣地A層個體數(shù)占全捕量的80%。垂直向下都是急劇減少，1號樣地在C層（10至15cm）和D層（15至20cm）幾乎沒有土壤動物存在，2號樣地在C層和D層有少量的土壤動物分布，1號樣地垂直向下土壤動物數(shù)量的遞減率遠大于2號樣地。這種垂直分布規(guī)律與一般農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤動物的垂直分布基本相同，只不過垂直向下遞減率比較大。在自然條件下，土壤表層有機物質(zhì)比較多，有利于土壤動物的生存，隨著土壤剖面深度的增加，腐殖質(zhì)和有機物質(zhì)減少，土壤理化性質(zhì)逐漸變得不利于土壤動物的生存，土壤動物類群數(shù)和個體數(shù)逐漸減少。

圖1 兩大樣地土壤動物垂直分布

2.4 獅子山尾礦庫土壤動物群落的季節(jié)動態(tài)

從表5可以看出，獅子山尾礦庫土壤動物的群落組成中，類群數(shù)和群落的個體數(shù)量都是秋季＞春季＞夏季＞冬季，秋季最多，分別是15類和222只，春季次之，冬季最少。Margalef豐富度指數(shù)春季最高，夏秋緩慢降低，冬天季最低。Shannon指數(shù)從春季開始緩慢增高，到秋季達到最大值，隨后下降，總趨勢為秋季＞夏季＞春季＞冬季。由此可以看出，這里夏秋氣溫較高、降水多，春季氣溫回升快。從表6的群落組成來看，四個季節(jié)的優(yōu)勢類群仍然是線蟲目和蜱螨目，且線蟲目的數(shù)量均多于蜱螨目。除了優(yōu)勢類群外，春季的常見類群有蜘蛛目、彈尾目和膜翅目；夏季的常見類群有蜘蛛目、彈尾目和半翅目；秋季的常見類群有蜘蛛目、彈尾目、膜翅目、雙翅目和半翅目；冬季的常見類群有蜘蛛目、彈尾目、膜翅目、雙翅目。

表5 不同季節(jié)土壤動物多樣性指數(shù)

表6 不同季節(jié)土壤動物群落密度和組成（只·m－2）

2.5 獅子山尾礦庫兩大樣地土壤動物的季節(jié)動態(tài)

綜合樣地和季節(jié)兩種因素作圖分析（表7），可以看出，在春季，從樣地1向樣地2，Margalef指數(shù)、Shannon指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)整體呈上升趨勢；夏季，從樣地1向樣地2，Margalef指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)上升，而Shannon指數(shù)下降；秋季和冬季情況相似，Margalef指數(shù)和Shannon指數(shù)上升，而Pielou均勻度指數(shù)下降。

表7 兩大樣地土壤動物群落在不同季節(jié)的多樣性指數(shù)

2.6 兩大樣地土壤動物群落結構差異性和季節(jié)差異性分析

兩大樣地土壤動物群落結構具有相似性，不同季節(jié)土壤動物群落結構也具有相似性，但是通過以上的分析，也有一定的差異性。通過表1，對兩個樣地進行對比分析，1號樣地位于尾礦庫的中心，尾礦庫是尾礦砂排放堆積而成，廢棄堆積時間不長，大約為15年；此處植被雖然為荒草，但植被高度只有10cm，植被覆蓋度為70%，土壤含水量比較低，為2.72%，土壤濕量為279g，有機質(zhì)含量為9.37%。而2號樣地，植被雖然和1號樣地一樣，也是荒草，但是植被高度為20cm，植被覆蓋度為80%，土壤含水量比較高，為22.90%，土壤濕量為292g，有機質(zhì)含量為14.95%。正是由于這些原因導致了1樣地和2樣地土壤動物群落結構和季節(jié)的差異性。

3 討論與建議

3.1 土壤動物群落的季節(jié)動態(tài)

自然地理環(huán)境具有整體性，某一因子發(fā)生變化，會帶動相關因素的變動。一年中土壤動物的數(shù)量和種類也會隨氣溫和降水時間的變化而表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動態(tài)變化（孫儒泳，2001）。傅必謙等（1997）對百花山楊樺木林土壤動物群落的研究顯示，土壤動物群落的個體數(shù)量以春季最高，冬季和秋季次之，夏季最低。而本研究的結果為尾礦庫土壤動物群落組成中，類群數(shù)和群落的個體數(shù)量都是秋季＞春季＞夏季＞冬季。秋季溫度下降但并不寒冷，多數(shù)土壤動物在夏季繁殖完成后，準備鉆入土中越冬，所以秋季土壤動物多樣性最多；其次是春季，可能與天氣回暖小昆蟲等開始活動有關；冬季的土壤動物群落在組成和數(shù)量上均低于其他季節(jié)。

3.2 進一步加大對季風區(qū)尾礦庫的研究

我國自然環(huán)境復雜多樣而且具有特殊性，我國的土壤動物研究主要集中在東北、亞熱帶地區(qū)和華南地區(qū)，還有很多特殊區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)沒有涉足，其中尾礦庫就是一個很好的例子，以后需要加大對季風區(qū)尾礦庫土壤動物的研究，要繼續(xù)深入下去，例如可以從不同的角度，把不同情況的尾礦庫進行對比分析；可以探討尾礦庫自然演替過程中土壤動物的來源問題以及土壤動物侵入尾礦廢棄地后的定居與群聚問題等。

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On the Soil Animal Community Structure and Seasonal Changes in Shizishan Tailings of Tongling City

Zhang Xiaohui1，Zhu Yongheng2

（1.College of Land Resources and Tourism，Anhui Normal University，Wuhu 241000，China；
2.the Research Center for Prevention and Control of Natural Disasters of Anhui Province，Wuhu 241000，China）

During 2007and 2008，the soil animal investigations was carried out in the center and edge of Shizishan tailings Tongling，where a total of 564soil animals have been caught including 37classes under 12mesh，whose dominant groups are nematodes，mites and ticks.Two types of species composition of soil samples are similar with a table in the vertical distribution of cohesion.Through the analysis on soil animal community diversity，the outcome of the tailings is from the center of the plot far better than the index of the center of the tailings plots；from the viewpoint of the seasonal dynamic，Margalef index is the highest in spring，summer and fall slowly decreased，the lowest in winter.Shannon index increases slowly from spring to autumn maximum，then decreases，with the general trend of the autumn＞summer＞spring＞ winter.

tailings；soil animals；community structure；diversity；seasonal changes

X174

A

1673-1794（2011）05-0050-04

張小會（1986－），男，碩士研究生，研究方向：土壤動物群落生態(tài)學。

國家自然科學基金項目（41001031）

2011-08-20