內(nèi)蒙古白銀庫(kù)倫濕地大型土壤動(dòng)物初步調(diào)查

郭 礪，李偉業(yè)

（內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，呼和浩特010021）

內(nèi)蒙古典型草原生態(tài)系統(tǒng)土壤動(dòng)物的研究始于20世紀(jì)80年代，但早期文獻(xiàn)僅刊于內(nèi)部資料的匯編文集內(nèi)，內(nèi)容多集中在區(qū)系調(diào)查等方面.迄今，公開(kāi)發(fā)表的研究?jī)?nèi)容主要涉及不同植被條件下土壤動(dòng)物的類(lèi)群構(gòu)成及多樣性、密度和生物量的季節(jié)動(dòng)態(tài)以及包括放牧在內(nèi)的人為擾動(dòng)下土壤動(dòng)物的群落生態(tài)學(xué)特征等[1-6].

對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤動(dòng)物的研究主要集中在2個(gè)方面，即土壤動(dòng)物的生態(tài)特征研究和生態(tài)功能研究.前者涉及土壤動(dòng)物數(shù)量、組成和多樣性及影響因素等主要生態(tài)特征，后者涉及生態(tài)指示功能、生態(tài)調(diào)控功能及對(duì)枯落物的分解功能等[7].

以典型草原為背景的隱域性生境——濕地生態(tài)系統(tǒng)的土壤動(dòng)物研究，尚未有文獻(xiàn)報(bào)道.本研究于2006—2008年對(duì)內(nèi)蒙古白銀庫(kù)倫濕地自然保護(hù)區(qū)夏季大型土壤動(dòng)物作了初步研究，旨在為進(jìn)一步對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)隱域性生境的生態(tài)學(xué)研究和濕地自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)提供基礎(chǔ)資料.

1 研究方法

1.1 樣地的選擇

內(nèi)蒙古白銀庫(kù)倫濕地自然保護(hù)區(qū)位于內(nèi)蒙古錫林浩特市南 80 km 處，即 116°07′～116°20′E，43°13′～43°17′N(xiāo)，海拔 1 220～1 400 m，面積 10 415 hm2.該濕地主要的明水湖泊東西長(zhǎng)5 km，南北寬1.5 km，常年水域面積6.5 km2，平均水深15 cm，pH10.0[8].湖泊南岸為一條長(zhǎng)約4 km、寬約1 km的沼澤草甸地帶，北岸為寬約1 km、長(zhǎng)約3 km的芨芨草草甸，在其南側(cè)，因湖水退縮而露出500～800 m寬的“河漫灘”地.

選擇2種生境作為樣地，分別位于白銀庫(kù)倫湖的南岸和北岸.南岸的沼澤草甸，植被極茂盛，覆蓋度達(dá)100%，植物群落包括喬木、小灌木及禾本科、莎草科等草本植物，土壤濕度處于飽和狀態(tài)，低洼處有積水.北岸的“河漫灘”地，植被稀疏，覆蓋度低于10%，土層中植物根系少且鹽堿化程度較高，表層土壤濕度不大，但10 cm以下土壤濕度較大.

1.2 樣方的設(shè)置和樣本的獲取

3年中取樣時(shí)間皆為7月上中旬.南岸沼澤草甸樣地樣方數(shù)23個(gè)，北岸芨芨草草甸樣地樣方數(shù)35個(gè).樣方大小為25 cm×25 cm，30 cm土深，分3層采樣，分別為 0～10 cm（A 層）、10～20 cm（B 層）、20～30 cm（C層）土深.手撿收集大型土壤動(dòng)物，室內(nèi)稱量生物量，統(tǒng)計(jì)數(shù)量，分類(lèi)鑒定.

1.3 數(shù)據(jù)處理

將2個(gè)樣地的土壤動(dòng)物密度和生物量折合成平方米為單位后，分別做差異性檢驗(yàn)，之后在不同深度土層間做差異性檢驗(yàn).

群落多樣性以Simpson指數(shù)衡量，計(jì)算方法為：

式中：Pi為物種i在群落中數(shù)量的百分比.寬度以Levins指數(shù)衡量，計(jì)算方法為：

式中：Pi為某類(lèi)動(dòng)物個(gè)體數(shù)占全部個(gè)體數(shù)的百分比；n為動(dòng)物類(lèi)群數(shù).

2 結(jié)果及分析

2.1 群落構(gòu)成

對(duì)連續(xù)3年的樣本分析顯示，白銀庫(kù)倫濕地大型土壤動(dòng)物的類(lèi)群構(gòu)成較為簡(jiǎn)單，優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為昆蟲(chóng)，且以鞘翅目昆蟲(chóng)為主，其次，正蚓科也占了較大比例，再就是蜘蛛類(lèi).具體結(jié)果如表1所示.

表1 白銀庫(kù)倫濕地不同生境中大型土壤動(dòng)物群落的組成Tab.1 Community structure of macro-soil animal in different habitatsof Bayianhure wetland

類(lèi)群構(gòu)成較為簡(jiǎn)單這一結(jié)果可能是由于：①濕地為典型草原背景下的隱域性生境，其大型土壤動(dòng)物類(lèi)群構(gòu)成必然與典型草原土壤動(dòng)物構(gòu)成相似，如以鞘翅目昆蟲(chóng)為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群；②與取樣時(shí)間有關(guān).大型土壤動(dòng)物的生物學(xué)節(jié)律有明顯的季節(jié)性，在夏季，于土壤中越冬、發(fā)育變態(tài)的昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)此時(shí)多半已完成變態(tài)，且大都棲息活動(dòng)于地表，故土壤中的動(dòng)物類(lèi)群必然較少.盡管構(gòu)成較為簡(jiǎn)單，但也顯示了有別于典型草原生境的濕生生境的特征：正蚓科在典型草原生境密度極低，但在濕生生境卻為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，在南岸的沼澤草甸其多度接近28%；牙甲科是典型的水生類(lèi)群，從未在草原生境發(fā)現(xiàn)過(guò)，今次在濕生生境發(fā)現(xiàn)了該類(lèi)昆蟲(chóng)，且數(shù)量達(dá)到“常見(jiàn)”等級(jí).雖為濕生類(lèi)群，但若放在典型草原較大尺度中看待，牙甲科的發(fā)現(xiàn)為典型草原生境昆蟲(chóng)類(lèi)增添了新成員，具有重要意義.

雖同為濕地，但生境類(lèi)型不同，土壤動(dòng)物的組成、多樣性和均勻性存在明顯差異.由表1可見(jiàn)，濕生類(lèi)群正蚓科在南岸的沼澤草甸數(shù)量最大，且水生類(lèi)群牙甲科昆蟲(chóng)只分布在該生境，二者合計(jì)占總體的36.53%；在北岸的芨芨草草甸，典型草原生境的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群步甲科和象甲科合計(jì)占總數(shù)的近1/2，而正蚓科則退居“稀有”等級(jí).顯然水分因子影響了類(lèi)群組成.就鞘翅目而言，在南岸的沼澤草甸，其數(shù)量占總體的40.27%，在北岸的芨芨草草甸，更是達(dá)到63.29%，且象甲科皆為幼蟲(chóng)，這應(yīng)與該類(lèi)幼蟲(chóng)的發(fā)育適應(yīng)于芨芨草草甸土壤的較小濕度有關(guān).

Simpson指數(shù)顯示，2類(lèi)生境中大型土壤動(dòng)物各類(lèi)群在總體中的分布程度差異較小.Levins指數(shù)顯示，同芨芨草草甸相比，沼澤草甸中類(lèi)群數(shù)更多且各類(lèi)群在總體中分布更均勻.顯然后者有更優(yōu)越的取食和棲息條件，是造成這一結(jié)果的主要原因.

2.2 密度和生物量的分析

密度和生物量是衡量土壤動(dòng)物多寡的2項(xiàng)重要指標(biāo)，表2中顯示了白銀庫(kù)倫濕地2類(lèi)生境大型土壤動(dòng)物的密度和生物量總體水平.與同時(shí)期的典型草原和其中的隱域性生境草甸草原[6]相比，2個(gè)典型草原的隱域性濕地生境的大型土壤動(dòng)物具有更高的密度和生物量.

表2 白銀庫(kù)倫濕地2類(lèi)生境大型土壤動(dòng)物密度和生物量比較Tab.2 Density and biomass of macro-soil animals in two different habitats of Bayianhure wetland

通常認(rèn)為，土壤溫度、濕度、營(yíng)養(yǎng)和土壤結(jié)構(gòu)是影響土壤動(dòng)物多寡的主要因素.在濕地環(huán)境，土壤結(jié)構(gòu)較為緊密，通氣性較差，土壤溫度和濕度都較為穩(wěn)定，營(yíng)養(yǎng)取決于地表植被.白銀庫(kù)倫濕地2類(lèi)生境具有不同的營(yíng)養(yǎng)和土壤結(jié)構(gòu)：在南岸的沼澤草甸，土壤緊實(shí)，濕度大，適合于正蚓科等以皮膚呼吸的動(dòng)物生存，正蚓科、牙甲科這類(lèi)數(shù)量多且個(gè)體較大的濕生類(lèi)群是沼澤草甸土壤動(dòng)物密度和生物量大的主要因素；在北岸的芨芨草草甸，土壤濕度較沼澤草甸低，但土壤通氣性較好，植物地下根系少，營(yíng)養(yǎng)不及沼澤草甸，適合于適應(yīng)較干燥生境的象甲科、步甲科等昆蟲(chóng)的生存，這2類(lèi)昆蟲(chóng)構(gòu)成芨芨草草甸大型土壤動(dòng)物密度和生物量的主體.

2類(lèi)濕地生境相比，沼澤草甸大型土壤動(dòng)物密度大于芨芨草草甸，生物量卻不及后者，差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＞0.05）.生物量不但取決于動(dòng)物的密度，也取決于動(dòng)物個(gè)體的大小.沼澤草甸的生物量取決于正蚓科，芨芨草草甸的生物量取決于象甲科，蟻科數(shù)量雖大，但因個(gè)體太過(guò)微小，對(duì)生物量的貢獻(xiàn)很小.

表3中顯示了白銀庫(kù)倫濕地2類(lèi)生境中大型土壤動(dòng)物在土層中的垂直分布情況.在2類(lèi)生境中，大型土壤動(dòng)物主要分布于0～10 cm土層，10～20 cm土層密度不及前者的1/4，20～30 cm土層密度更低，即隨著土層深度加大，土壤動(dòng)物密度驟減.沼澤草甸0～10 cm土層動(dòng)物密度占整體的78.5%，10～20 cm土層占17.26%，20～30 cm僅占4.22%；在芨芨草草甸，各土層密度分別占整體的83.24%、16.76%和0%.各層間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05）.

表3 白銀庫(kù)倫濕地2類(lèi)生境大型土壤動(dòng)物密度垂直分布和生物量的比較Tab.3 Density vertical distribution and biomassof macro-soil animal in different habitats in Bayianhure wetland

生物量的垂直分布趨勢(shì)與密度相吻合.2類(lèi)生境中生物量均集中在0～10 cm土層，沼澤草甸該土層集中了生物量的87%以上，而芨芨草草甸更達(dá)95%以上，此種分布規(guī)律顯然與優(yōu)勢(shì)類(lèi)群的垂直分布相關(guān).

3 結(jié)論

內(nèi)蒙古白銀庫(kù)倫濕地夏季大型土壤動(dòng)物類(lèi)群隸屬于2門(mén)4綱7目15科.該濕地的沼澤草甸生境中正蚓科和蟻科為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，芨芨草草甸生境中的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為步甲科、象甲科和蟻科.2類(lèi)生境的土壤動(dòng)物密度分別為232.4頭/m2和162.3頭/m2，生物量分別為5.36 g/m2和5.74 g/m2，差異均沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＞0.05）.2類(lèi)生境的土壤動(dòng)物密度和生物量均主要集中于0～10 cm土層，10 cm以下土層急劇減少.此外，本研究在內(nèi)蒙古中部草原首次發(fā)現(xiàn)了牙甲科昆蟲(chóng).

土壤動(dòng)物的種類(lèi)構(gòu)成龐雜，且昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)占了相當(dāng)比例，加之文獻(xiàn)資料有限，這就給分類(lèi)鑒定工作帶來(lái)了極大困難.因此在土壤動(dòng)物的研究中，研究對(duì)象的種類(lèi)鑒定難度很大.本研究也只將昆蟲(chóng)綱鑒定到科，后續(xù)研究中需要進(jìn)行更細(xì)致的鑒定工作.

致謝：李俊蘭副教授幫助鑒定標(biāo)本，武波、馬征等同學(xué)參加野外工作，謹(jǐn)致謝忱！

[1]劉新民，郭礪．大針茅草原蠐螬群落主要種群空間分布特征研究[J]．內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，35（1）：77-82.

[2]郭礪，劉新民，劉永江．內(nèi)蒙古典型草原土壤動(dòng)物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群鞘翅目（Coleoptera）昆蟲(chóng)研究[J]．內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000，31（2）：189-192.

[3]劉新民，劉永江，郭礪．內(nèi)蒙古草原帶土壤動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究[J]．中國(guó)草地，1999，18（3）：51-56.

[4]劉新民，劉永江，郭礪．內(nèi)蒙古典型草原大型土壤動(dòng)物群落動(dòng)態(tài)及其在放牧下的變化[J]．草地學(xué)報(bào)，1999，7（3）：228-235.

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[6]劉新民，劉永江，郭礪．內(nèi)蒙古草原地帶不同生境土壤動(dòng)物比較研究[J]．內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，30（1）：74-78.

[7]崔巍，李偉，張曼胤，等．濕地生態(tài)系統(tǒng)中的土壤動(dòng)物研究進(jìn)展[J]．中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（32）：200-204.

[8]閆慧，李敏，楊貴生．內(nèi)蒙古白銀庫(kù)倫鳥(niǎo)類(lèi)多樣性研究[J]．四川動(dòng)物，2011，30（3）：424-428.