銅陵銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物多樣性研究

張小會(huì)，朱永恒，2，何志農(nóng)

（1.安徽師范大學(xué) 國(guó)土資源與旅游學(xué)院，安徽 蕪湖 241003；

2.安徽省自然災(zāi)害過程與防控研究中心，安徽 蕪湖 241003；

3.滁州學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，安徽 滁州 239000）

銅陵銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物多樣性研究

張小會(huì)1，朱永恒1，2，何志農(nóng)3

（1.安徽師范大學(xué) 國(guó)土資源與旅游學(xué)院，安徽 蕪湖 241003；

2.安徽省自然災(zāi)害過程與防控研究中心，安徽 蕪湖 241003；

3.滁州學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，安徽 滁州 239000）

2007-2008年，對(duì)銅陵銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物分季節(jié)進(jìn)行了4次定點(diǎn)采樣調(diào)查，共捕得土壤動(dòng)物283只，隸屬4門5綱12目.對(duì)荒地和荒草兩種生境的土壤動(dòng)物進(jìn)行了初步研究.結(jié)果顯示，優(yōu)勢(shì)類群為雙翅類幼蟲和蜱螨類，在水平分布上，荒草生境的土壤動(dòng)物群落組成優(yōu)于荒地生境，在垂直剖面上，土壤動(dòng)物的分布都具有明顯的表聚性，從季節(jié)動(dòng)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(dá)到最大值，隨后下降，總趨勢(shì)為秋季＞夏季＞春季＞冬季.

尾礦庫(kù)；土壤動(dòng)物；多樣性

國(guó)際上，土壤動(dòng)物的研究始于1840年達(dá)爾文等對(duì)蚯蚓生物學(xué)的研究.我國(guó)從20世紀(jì)20年代起，就有一些學(xué)者從事某一類群的土壤動(dòng)物研究，但真正系統(tǒng)地開展土壤動(dòng)物學(xué)的研究始于20世紀(jì)80年代初，特別是對(duì)廢棄尾礦庫(kù)的土壤動(dòng)物更是一直少有報(bào)道.隨著礦山的開發(fā)，尾礦地環(huán)境問題更加嚴(yán)重.因此，世界各國(guó)都十分關(guān)注對(duì)尾礦庫(kù)的生態(tài)恢復(fù)和重建[1-2].銅陵市素有“古銅都”之稱，其煉銅歷史悠久，已有1500余年.但是在開采和加工過程中形成的廢棄物占用了大量的土地，污染周圍環(huán)境，從而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)，特別是土壤動(dòng)物群落的持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重的影響[3].為此，作者對(duì)銅陵銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物群落進(jìn)行了調(diào)查研究，以期對(duì)尾礦庫(kù)的治理和生物群落的重建有一定的理論和實(shí)踐意義.

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地區(qū)自然概況

銅陵市位于安徽省南部，長(zhǎng)江中下游南岸，屬皖南丘陵的一部分，面積約995 km2.該市氣候溫和濕潤(rùn)，季節(jié)特點(diǎn)分明，雨量充沛且無霜期長(zhǎng)，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候.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.城市地面主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北（冬）、西南（夏）.調(diào)查區(qū)銅官山尾礦庫(kù)位于銅陵市銅官山與天鵝抱蛋山所夾山谷中，占地面積約20 hm2，該庫(kù)排放廢棄時(shí)間超過30年[4-8].

1.2 研究方法

1.2.1 調(diào)查方法

銅官山尾礦庫(kù)的植被組成比較單一，主要有荒地和荒草兩種生境，分別以1和2進(jìn)行編號(hào)，相應(yīng)的概況見表1.2007-2008年，根據(jù)不同的季節(jié)分別對(duì)這兩種生境進(jìn)行取樣，分成春夏秋冬取樣4次，共取樣8份.

表1 兩大樣地概況Tab.1Overview of the two plots

1.2.2 采樣和鑒定方法

自2007年冬至2008年秋選擇春夏秋冬4個(gè)季節(jié)采樣，分別以4，8，10和1月代表春、夏、秋、冬四季.每次采樣選擇2個(gè)樣點(diǎn)，其中一個(gè)樣點(diǎn)取大型土壤動(dòng)物4個(gè)樣，樣方面積為30 cmx30 cmx20 cm，四季共取16個(gè)樣，用手揀法獲取大型土壤動(dòng)物；在另一個(gè)樣點(diǎn)，中小型土壤動(dòng)物以100 cm3土壤容重器的土體為一個(gè)樣，每個(gè)樣地以5 cm等距分4層取樣，每層取4個(gè)土樣，四季共取64個(gè)土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室用干、濕漏斗分離法提取中小型土壤動(dòng)物，最后進(jìn)行土壤動(dòng)物的室內(nèi)分類鑒定和數(shù)量統(tǒng)計(jì).分類鑒定主要參考《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》（尹文英，2000）和《中國(guó)亞熱帶土壤動(dòng)物》（尹文英，1992）進(jìn)行，統(tǒng)一鑒定到目[7-10].

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

在各類群數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)度的劃分上，把個(gè)體數(shù)占總捕獲量的10%以上者為優(yōu)勢(shì)類群，把個(gè)體數(shù)占總捕獲量的1%到10%者為常見類群，把個(gè)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(dòng)物群落多樣性主要采用以下幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)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(gè)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(gè)體數(shù).

3）Pielou均勻度指數(shù)（J）:

4）Simpson優(yōu)勢(shì)度集中性指數(shù)（C）：

2 結(jié)果與分析

2.1 銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物的群落組成

調(diào)查期間共獲得大、中、小型土壤動(dòng)物283個(gè)，分隸屬于4門5綱12目（見表2）.其中優(yōu)勢(shì)類群為雙翅類幼蟲和蜱螨類，常見類群有彈尾類、蜘蛛類、蟻類和線蚓類，其余為稀有類群.優(yōu)勢(shì)類群和常見類群共同構(gòu)成了尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物群落的主體.

表2 銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物的群落組成Tab.2Soil fauna community compositionof tong guan shan tailings

2.2 銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物的水平分布

兩種生境中，土壤動(dòng)物類群數(shù)和個(gè)體數(shù)都是荒草地多（見表3），生境不同，反應(yīng)出土壤動(dòng)物的水平分布趨勢(shì).同時(shí)，在這兩種生境下，土壤動(dòng)物類群又存在一定的相似性[11-12].

表3 兩大樣地土壤動(dòng)物多樣性指數(shù)Tab.3 Soil fauna diversity index of two sampling plots

2.3 銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物的垂直分布

兩種生境中，土壤動(dòng)物類群數(shù)和個(gè)體數(shù)都是隨著深度的增加而急劇遞減.土壤動(dòng)物分布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（見圖1）.1號(hào)樣地A層（0～5 cm）個(gè)體數(shù)占全捕量的92%，2號(hào)樣地A層個(gè)體數(shù)占全捕量的85%，而在C層（10～15 cm）和D層（15～20 cm）1號(hào)樣地幾乎沒有土壤動(dòng)物存在，2號(hào)樣地還有少量土壤動(dòng)物的分布.可以明顯看出，1號(hào)樣地土壤動(dòng)物數(shù)量的垂直遞減率遠(yuǎn)大于2號(hào)樣地.總之，這種分布規(guī)律符合一般農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤動(dòng)物的垂直分布規(guī)律[13-14].

圖1 兩大樣地土壤動(dòng)物垂直分布Fig.1 The vertical distribution of soil fauna of two sampling plots

2.4 多樣性分析

從表3可以看出，2號(hào)樣地的多樣性指數(shù)明顯高于1號(hào)樣地，均勻度也較高.說明2號(hào)樣地生境條件優(yōu)于1號(hào)樣地.在1號(hào)樣地，Margalef指數(shù)、Shan?non指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)都低于2號(hào)樣地，雖然在此地也獲得了不少的個(gè)體數(shù)量，說明了該地物種種類較少，且分布不均勻[15].

2.5 銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物群落的季節(jié)變化

從表4可以看出，銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物群落組成中，類群數(shù)冬季＞春季＞秋季＞夏季，冬季最多，有11類，春季次之，夏季最少.群落的個(gè)體數(shù)量上則是春季＞冬季＞秋季＞夏季，春季最多，為146只，冬季次之，夏季最少.Margalef豐富度指數(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(dá)到最大值，隨后下降，總趨勢(shì)為秋季＞夏季＞春季＞冬季.從表5的群落組成來看，四個(gè)季節(jié)的優(yōu)勢(shì)類群仍然是雙翅類幼蟲和蜱螨目，且雙翅類幼蟲的數(shù)量均多于蜱螨目.除了優(yōu)勢(shì)類群，春季的常見類群有蜘蛛目和彈尾目；夏季的常見類群有線蟲目和彈尾目；秋季的常見類群有線蟲目、彈尾目和蜘蛛目；冬季的常見類群有彈尾目和線蟲目[16].

表4 不同季節(jié)土壤動(dòng)物多樣性指數(shù)Tab.4 Diversity indices of soil fauna communities in different seasons

表5 不同季節(jié)土壤動(dòng)物群落密度和組成（只·m-2）Tab.5Density and community composition in different seasons of soil fauna（只·m-2）

3 結(jié)論與討論

該調(diào)查研究共捕獲土壤動(dòng)物283頭，經(jīng)鑒定共計(jì)4門5綱12目.蜱螨目在2種生境中均表現(xiàn)為優(yōu)勢(shì)種，其次彈尾目和蜘蛛目出現(xiàn)的頻率也很高.從土壤動(dòng)物水平分布特點(diǎn)可以看出，土壤動(dòng)物的組成和生境有密切的關(guān)系，從土壤動(dòng)物垂直分布來看，具有明顯的表聚性，從季節(jié)變化來看，Margalef豐富度指數(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(dá)到最大值，隨后下降，總趨勢(shì)為秋季＞夏季＞春季＞冬季.該研究對(duì)銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)和分布特征有了初步了解，為以后銅官山尾礦庫(kù)土壤動(dòng)物的進(jìn)一步研究提供了基礎(chǔ)資料，同時(shí)為尾礦地的治理和生物群落的重建以及生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和保護(hù)提供基礎(chǔ)資料[17].

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Study on Soil Fauna Diversity in Tongling Tong Guan Shan Tailings

ZHANG Xiaohui1，ZHU Yongheng1，2，HE Zhinong3
（1.College of Land Resources and Tourism，Anhui Normal University，Wuhu241003，China；
2.The Research Center of Prevention and Control of Natural Disasters in An hui Province，Wuhu241003，China；
3.College of Education，Chuzhou University，Chuzhou239000，China；）

In2007-2008,fixed sampling survey were carried for four times for the soil fauna of the Tong ling Tong guan shan tailings in different seasons.283 soil fauna were caught,which belonged to 4 phylums,5 classes and 12 or?ders.Two kinds of soil fauna of wasteland and grassland habitats were preliminarily studied.The results show that the dominant groups are Diptera larvae and ticks mites class;On the horizontal distribution,the community of soil fauna of grassland habitat is better than that of wasteland habitats;On the vertical profile,the distribution of soil fauna has obvi?ous surface aggregation properity.From seasonal dynamics point of view,Margalef index was highest in spring,fell slow?ly in summer and fall,and reached the lowest in winter.Shannon index increased slowly from spring,and reached the highest in the autumn,and then decreased,the overall trend is:the autumn＞ summer＞ spring＞ winter.

Tailings；soil fauna；diversity

S 155

A

1674-4942（2012）01-0090-04

2011-11-30

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41001031)

黃 瀾