不同林分類型下的土壤節(jié)肢動物群落的組成與分布

周國娜，袁勝亮，張麗麗

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河北保定 071000)

土壤節(jié)肢動物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中主要的組成部分，其對土壤的發(fā)生發(fā)展、枯落物的分解、營養(yǎng)元素循環(huán)、微生物的群落組成和活動、土壤環(huán)境及土壤肥力的變化等起著重要的影響和指示作用［1，2，3，4］。目前關(guān)于土壤節(jié)肢動物的研究很多，但主要是針對南方的茶園、熱帶雨林、熱帶次生林及松嫩草原的農(nóng)牧林復(fù)合系統(tǒng)中的土壤節(jié)肢動物進行了研究［5，6，7，8，9］，但林分類型對土壤節(jié)肢動物的影響研究較少。本文以河北省北部塞罕壩壩下地區(qū)的森林帶為研究對象，對不同林型中土壤節(jié)肢動物的群落組成、垂直分布規(guī)律及土壤理化性狀對土壤節(jié)肢動物分布的影響進行了研究，目的是揭示該區(qū)域林分類型的差異對土壤節(jié)肢動物群落組成及分布的影響，為更好的保護和利用森林土壤生物目的是提供科學(xué)依據(jù)。

1 樣地選擇和研究方法

1.1 樣地的自然概況

塞罕壩位于河北省最北部，地處北緯 42°02'～42°36'，東經(jīng) 116°51'～117°39'。海拔在 1300 m ～1700 m之間。本區(qū)屬于半干旱半濕潤氣候區(qū)，年均氣溫-1.4℃。年均日照2367.8 h，年均降水量437.8 mm。年均六級以上大風(fēng)日76d，積雪長達7個月。多為灰色森林土及棕壤。主要成土母質(zhì)為風(fēng)積物、殘積物、堆積物及沖積物等。塞罕壩生物資源極其豐富，森林覆蓋率達66.7%，以寒溫性針葉林、落葉闊葉林為主，以落葉松(Larix gmelinii Rupr.)、云杉(PiceameyeriRehd.Et Wils)、山楊(Populus davidiana Dode)、樺木(Betula spp)等為建群種。草甸、草原及灌叢也占很大比重。

1.2 研究方法

研究區(qū)設(shè)在河北省北部的塞罕壩壩下交錯帶地區(qū)。按照塞罕壩植被類型圖、林相圖，在森林帶選取有代表性的林型，選取樟子松、華北落葉松、山楊樺木混交林三種林分類型。每種生態(tài)類型的樣地設(shè)置三次重復(fù)。取樣時盡量選在地勢平緩，石頭較少，避開人為活動比較頻繁的地方，一般遠離居民點和道路。在不同林型的樣地內(nèi)選取30 m×30 m的樣方，在每個樣方中按對角線法設(shè)置5個取樣點，在每個取樣點處先去除地上植株部分，然后選取為25 cm×25 cm×15 cm小樣方用手撿法采集大型土壤節(jié)肢動物;另自上而下分3層(即0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm)，分層用土壤環(huán)刀采集土樣，所取土樣用于干漏斗(Tullgren)法分離提取中、小型土壤節(jié)肢動物;并裝入塑料袋中，帶回實驗室，在室內(nèi)測定土壤酸堿度［5］和土壤含水率;調(diào)查的同時測量各個樣地的土壤溫度。由于土壤節(jié)肢動物分類難度大，本文采用大類分類法進行統(tǒng)計［10］。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林型下的土壤節(jié)肢動物群落的組成特征

不同的林分類型其主要的組成物種、林分結(jié)構(gòu)及林分環(huán)境等方面均存在較大的差別，這些因素也會影響土壤的肥力及性質(zhì)，進而影響土壤節(jié)肢動物的類群組成和動態(tài)變化。(結(jié)果見表1)。

由表1可知，三種林型中土壤節(jié)肢動物的個體數(shù)量變化規(guī)律為:山楊—樺木混交林〉樟子松林〉華北落葉松林。從以上數(shù)據(jù)可以看出，在山楊—樺木混交林和樟子松林中個體數(shù)量差異較小，而華北落葉松林與兩者差異顯著，其原因一方面可能是華北落葉松林林下植被稀少，未分解的枯枝落葉積存較多有關(guān);另一方面可能是與植物本身的生化組成有關(guān)。

從群落的組成來看，不管是群落中的優(yōu)勢類群、常見類群還是稀有類群，均存在較大的差異。優(yōu)勢類群:彈尾目、蜱螨目是三種不同林型的共有的優(yōu)勢類群，蜘蛛目是樟子松林和華北落葉松林兩種針葉林的共有優(yōu)勢類群，而膜翅目是山楊—樺木混交林中特有的優(yōu)勢類群，鞘翅目是華北落葉松林中特有的優(yōu)勢類群。常見類群:雙翅目是三種不同林型的共有常見類群，膜翅目是針葉林林型中的共有類群，而蜘蛛目是混交林中的常見類群。稀有類群:嚙目和地蜈蚣目是樟子松林特有的稀有類群，而鱗翅目是混交林中特有的稀有類群。由此可以看出，針葉林和混交林之間的差異是非常明顯的，這可能是因為不同的樹種組成對土壤的影響差異較大有關(guān)。

2.2 不同林型下的土壤節(jié)肢動物群落的空間分布特征

在0～5㎝的土壤中，其受枯落物的影響最大，不僅影響土壤的養(yǎng)分狀況，還能影響到土壤的理化性質(zhì)，同時也是土壤節(jié)肢動物分布較多地層次。由表2可知，該層次調(diào)查的節(jié)肢動物共有327個，分屬13目;不同林型的節(jié)肢動物個體數(shù)變化規(guī)律為:山楊—樺木混交林＞樟子松林＞華北落葉松林。從類群組成上看較為相似，但組成結(jié)構(gòu)存在較大差異:樟子松林中，彈尾目所占比例最大;在華北落葉松林中，蜱螨目、彈尾目和蜘蛛目在群落組成中所占比例相似;在山楊—樺木混交林中，以膜翅目、彈尾目和蜱螨目所占比例均較高。可見，在三種不同林型中，該層次的土壤節(jié)肢動物群落組成結(jié)構(gòu)存在較大差異。說明在不同林型的表層土壤中，節(jié)肢動物的個體數(shù)和群落組成結(jié)構(gòu)主均存在較大的變化。

在5～10㎝土壤中，調(diào)查的節(jié)肢動物共有62個，分屬8目;從個體數(shù)量上來看，樟子松林和山楊—樺木混交林比較接近，兩者與華北落葉松林中的個體數(shù)量差異較大;從群落組成結(jié)構(gòu)來看，在三種林型中，均以彈尾目所占比例最大，在樟子松林和山楊—樺木混交林中均以蜱螨目次之，而華北落葉松以鞘翅目、等翅目所占比例較小。

在10～15㎝土壤中，調(diào)查的節(jié)肢動物共有35個，分屬4目;在個體數(shù)量上，三種不同林型存在較大差異，其中樟子松林個體數(shù)量最多，山楊—樺木混交林次之，華北落葉松林最少。在類群數(shù)和群落結(jié)構(gòu)組成上，三種林型比較相似。

由以上分析可以得出:在不同的層次之間，土壤中的節(jié)肢動物隨著土壤深度的增加，個體數(shù)和類群組成均明顯較少，說明土壤中的節(jié)肢動物具有明顯的垂直分層現(xiàn)象，并具有明顯的表聚性。在同一土壤層次中，不同的林分類型其土壤節(jié)肢動物的數(shù)量存在明顯差異，并且不同林分類型的群落組成差異較大。說明不同的林分類型營造的土壤環(huán)境存在較大的差異。

表1 三種不同林型土壤節(jié)肢動物群落類群和數(shù)量組成Table 1 Structure and numbers of soil arthropod community of three forest types

表2 三種林型不同層次土壤中節(jié)肢動物群落的群落結(jié)構(gòu)的組成Table 2 Structure and composition of different depths soil arthropod community of three forest types

2.3 不同林型下的土壤節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)的影響因素

土壤節(jié)肢動物在土體中的垂直分布受土壤物理性質(zhì)和營養(yǎng)狀況的制約［11］。為進一步研究土壤物理性質(zhì)和節(jié)肢動物類群及個體數(shù)量之間的關(guān)系，采用直線相關(guān)分析法對其進行相關(guān)性分析，可以看出同一林型不同土壤層次中對其個體數(shù)和類群影響較大的因素不同。結(jié)果如下表3。

在0～10㎝土層中，樟子松林中土壤濕度對個體數(shù)和類群組成的影響最大;華北落葉松林中土壤溫度和土壤濕度均呈現(xiàn)高度相關(guān)，說明土壤溫度和濕度共同影響個體數(shù)和類群組成;在山楊—樺木混交林中，土壤濕度與個體數(shù)有較高的相關(guān)性，土壤濕度和pH值對類群組成具有一定的影響?？梢?，在同一土壤層次中，不同的林分類型中影響土壤節(jié)肢動物的組成和數(shù)量的因素不同。

在10～15㎝土層中，樟子松林中土壤溫度對個體數(shù)的影響最大，而土壤濕度對類群組成影響最大;在華北落葉松林中PH值對個體數(shù)和類群組成的影響最大，而在山楊—樺木混交林中土壤濕度對個體數(shù)和類群組成的影響最大，說明在不同林型中，隨著土壤深度的增加其影響因素存在較大差異。

表3 三種林型土壤物理性質(zhì)與節(jié)肢動物群落個體數(shù)和類群數(shù)的相關(guān)性系數(shù)Table 3 Correlation coefficient between physical properties of three forest types and individual，groups of arthropod community

3 結(jié)論

3.1 說明林分類型的差異對土壤節(jié)肢動物的組成結(jié)構(gòu)和個體數(shù)量影響較大。從個體數(shù)量上，山楊—樺木混交林〉樟子松林次之〉華北落葉松林。從組成結(jié)構(gòu)上看，蜘蛛目是樟子松林和華北落葉松林兩種針葉林的共有優(yōu)勢類群，而膜翅目是山楊—樺木混交林中特有的優(yōu)勢類群，鞘翅目是華北落葉松林中特有的優(yōu)勢類群;膜翅目是針葉林林型中的共有常見類群，而蜘蛛目是混交林中的常見類群;嚙目和地蜈蚣目是樟子松林特有的稀有類群，而鱗翅目是混交林中特有的稀有類群。說明不同的林分類型中其組成結(jié)構(gòu)差異明顯。

3.2 在空間分布上的變化規(guī)律:土壤節(jié)肢動物隨著土壤深度的增加，個體數(shù)和類群數(shù)均明顯較少，具有明顯的垂直分層現(xiàn)象，并具有明顯的表聚性。在三種不同林型中均在0～5 cm和5～10 cm兩個土層中的變化最為明顯，在5～10 cm和10～15 cm之間的變化相對較小。說明不同的林分類型對不同深度的土壤的影響存在一定差異。另外，從三種林分類型來看，樟子松林中土壤節(jié)肢動物隨土壤深度的加深其變化減小，另兩種林分的變化明顯大于樟子松林。

3.3 通過研究土壤物理性質(zhì)和節(jié)肢動物類群及個體數(shù)之間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，在0～10㎝土層中:溫度和濕度對各林分的節(jié)肢動物的影響較大，尤其是華北落葉松林中土壤節(jié)肢動物與溫度和濕度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系。在10～15㎝土層中，山楊—樺木混交林中土壤節(jié)肢動物與濕度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，華北落葉松林中則與PH值之間呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系。

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