鄭州市公園綠地土壤動物群落結(jié)構(gòu)及垂直變化

司志國,曹艷春,周垂帆

(1.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 環(huán)境藝術(shù)工程系,河南 鄭州 450046； 2.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院,福建 福州 350002)

鄭州市公園綠地土壤動物群落結(jié)構(gòu)及垂直變化

司志國1,曹艷春1,周垂帆2*

(1.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 環(huán)境藝術(shù)工程系,河南 鄭州 450046； 2.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院,福建 福州 350002)

研究鄭州市公園綠地土壤動物的群落組成、垂直分布及多樣性,以期為公園綠地土壤動物多樣性保護(hù)及土壤生態(tài)環(huán)境的改善提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明,鄭州市公園綠地土壤動物分屬于4門9綱26目；小桿目、蜱螨目、膜翅目、彈尾目為優(yōu)勢類群,其動物數(shù)量占總動物數(shù)的83.26%；顫蚓目、姬馬陸目、蜘蛛目、鞘翅目、雙尾目、纓翅目為常見類群,其動物數(shù)量占總動物數(shù)的14.60%；稀有類群動物數(shù)量占總動物數(shù)的2.14%；公園綠地土壤動物群落垂直分布非常明顯,隨著土層深度增加,土壤動物的類群數(shù)和個體數(shù)逐漸減少,表現(xiàn)出較強(qiáng)的表聚性,且土壤動物優(yōu)勢度指數(shù)升高,多樣性指數(shù)降低。

公園綠地； 土壤動物； 群落結(jié)構(gòu)； 多樣性

土壤動物種類豐富、數(shù)量龐大,是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,也是土壤生物群落的重要組成部分。土壤動物一方面在改變土壤理化性質(zhì)、提高和保持土壤肥力、促進(jìn)能量流動和物質(zhì)循環(huán)方面發(fā)揮重要作用[1],另一方面對一些土傳病蟲害的發(fā)生也有一定的推動作用[2]。眾多的土壤動物又是人類的生物資源,與農(nóng)業(yè)、林業(yè)的發(fā)展息息相關(guān),土壤動物學(xué)已經(jīng)成為生命科學(xué)的一個重要分支學(xué)科,受到廣泛的關(guān)注[3]。但是,關(guān)于土壤動物的研究主要集中在農(nóng)田土壤動物[4-5]、森林生態(tài)系統(tǒng)土壤動物群落[6-8]、土壤污染對土壤動物的影響等方面[9-11],關(guān)于公園綠地土壤動物的研究較少,且多數(shù)關(guān)注的是土壤動物群落結(jié)構(gòu)[12-14],對公園綠地土壤動物群落垂直分布的研究鮮有報(bào)道。為此,對鄭州市公園綠地土壤動物進(jìn)行調(diào)查,研究土壤動物的群落組成、垂直分布及多樣性,以期為公園綠地土壤動物多樣性保護(hù)及土壤生態(tài)環(huán)境的改善提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于鄭州市(112°42′～114°13′E、34°16′～34°58′N),該地區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫14.2 ℃,年平均降雨量640.9 mm,無霜期220 d,全年日照時(shí)間約2 400 h。

1.2 土壤采集

于2015年7月,在鄭州市人民公園、碧沙崗公園、紫荊山公園、綠城廣場、植物園、綠博園各選擇代表性樣地6個,分層(即0～5、5～10、10～15 cm)進(jìn)行取樣,共獲得土樣108份,大型土壤動物在野外就地手揀放入75%乙醇中殺死,中小型動物采用干漏斗法進(jìn)行分離[15],并參照尹文英[16]的方法在顯微鏡下對土壤動物進(jìn)行鑒定和統(tǒng)計(jì)。

1.3 土壤動物群落多樣性分析

土壤動物群落多樣性采用Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)(H)、Pielou均勻度指數(shù)(E)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(C)、Menhinick豐富度指數(shù)(D)進(jìn)行分析,其計(jì)算公式[17-18]如下。

H= -∑(PilnPi)

E=H/lnS

C=∑Pi2

D=lnS/lnN

式中,Pi=ni/N,ni為第i個類群的個體數(shù),N為群落中所有類群的個體總數(shù),S為類群數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鄭州市公園綠地土壤動物群落組成及數(shù)量

對鄭州市公園綠地土壤動物進(jìn)行調(diào)查共獲得土壤動物13 674只,分屬于4門9綱26目(表1)。其中,優(yōu)勢類群(個體數(shù)占總動物數(shù)10.0%以上的類群)為小桿目、蜱螨目、膜翅目、彈尾目, 其動物數(shù)量分別占總動物數(shù)的29.05%、29.06%、11.06%、14.09%；常見類群(個體數(shù)占總動物數(shù)1.0%～10.0%的類群)為顫蚓目、姬馬陸目、蜘蛛目、鞘翅目、雙尾目、纓翅目, 其動物數(shù)量分別占總動物數(shù)的6.23%、1.39%、1.30%、1.73%、2.60%、1.35%；柄眼目等16個類群的動物數(shù)量占總動物數(shù)的2.14%,為稀有類群(個體數(shù)占總動物數(shù)不足1.0%的類群)。綜上,4個優(yōu)勢類群和6個常見類群的動物數(shù)量占97.86%,構(gòu)成了鄭州市公園綠地土壤動物群落的主體。

表1 鄭州市公園綠地土壤動物群落組成

注：+++代表優(yōu)勢類群,++代表常見類群,+代表稀有類群。

2.2 鄭州市公園綠地土壤動物群落垂直分布規(guī)律

2.2.1 鄭州市公園綠地土壤動物群落及個體數(shù)量的垂直分布 調(diào)查(表2)發(fā)現(xiàn),0～5 cm土層土壤采集到的土壤動物占總動物數(shù)的46.07%,5～10 cm土層土壤采集到的土壤動物占33.76%,10～15 cm土層土壤采集到的土壤動物占20.17%。從表2可以看出,公園綠地土壤動物群落垂直分布非常明顯,隨著土層深度的增加,土壤動物類群數(shù)和個體數(shù)逐漸減少,表現(xiàn)出較強(qiáng)的表聚性。

表2 鄭州市公園綠地土壤動物群落組成和數(shù)量的垂直分布

2.2.2 鄭州市公園綠地土壤動物群落多樣性的垂直分布 從表3可以看出,0～5 cm土層土壤動物的Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Menhinick豐富度指數(shù)最高,分別為1.47、0.49、0.04； Simpson優(yōu)勢度指數(shù)最低,為0.21。10～15 cm土層土壤動物的Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)和Menhinick豐富度指數(shù)最低,分別為1.09和0.01；Simpson優(yōu)勢度指數(shù)最高,為0.58。5～10 cm土層土壤動物的Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)、Menhinick豐富度指數(shù)均介于0～5 cm和10～15 cm土層之間。總體來看,隨著土壤動物Simpson優(yōu)勢度指數(shù)的升高,其Shannon-Wiener多樣性指數(shù)降低,說明優(yōu)勢類群所占比例影響群落的多樣性指數(shù)。

表3 鄭州市公園綠地土壤動物群落多樣性的垂直分布

3 結(jié)論與討論

對鄭州市公園綠地土壤動物的采集共獲得土壤動物13 674只,分屬于4門9綱26目,其中優(yōu)勢類群為小桿目、蜱螨目、膜翅目、彈尾目, 其動物數(shù)量分別占總動物數(shù)的29.05%、29.06%、11.06%、14.09%；常見類群為顫蚓目、姬馬陸目、蜘蛛目、鞘翅目、雙尾目、纓翅目, 其動物數(shù)量分別占總動物數(shù)的6.23%、1.39%、1.30%、1.73%、2.60%、1.35%；柄眼目等16種稀有類群的動物數(shù)量占總動物數(shù)的2.14%。4種優(yōu)勢類群和6種常見類群的動物數(shù)量占97.86%,構(gòu)成了鄭州市公園綠地土壤動物群落的主體。

鄭州市公園綠地土壤動物群落具有明顯的垂直分布規(guī)律,隨著土層深度增加,土壤動物的類群數(shù)和個體數(shù)逐漸減少,表現(xiàn)出較強(qiáng)的表聚性，這與劉紅等[19]對泰山動物群落、申燕等[20]對茶園土壤動物群落的研究結(jié)果相似。這主要是因?yàn)橥寥绖游锱c土壤理化性質(zhì)及營養(yǎng)狀況有很大關(guān)系,表層土壤通氣性好,養(yǎng)分含量高,為土壤動物繁衍提供了良好的外部環(huán)境條件；隨著土壤剖面的加深,土壤通氣透水性差,氧氣減少,二氧化碳及有毒氣體增多,同時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)及其他營養(yǎng)元素匱乏,導(dǎo)致土壤動物類群和數(shù)量逐漸減少[21]。

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Animal Community Structure and Vertical Change in Park Green Space Soil in Zhengzhou

SI Zhiguo1,CAO Yanchun1,ZHOU Chuifan2*

(1.Environmental Art Engineering Department,Henan Polytechnic,Zhengzhou 450046,China; 2.College of Forestry,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

The community structure and vertical change of soil animal in park green space in Zhengzhou were investigated to provide a scientific basis for the protection of soil animal diversity and improvement of the soil ecological environment of urban park.The results showed that the soil animals belonged to 4 phylums,9 classes and 26 orders.The dominant community included Rhabditida,Acarina,Hymenoptera and Collembolan,their number accounted for 83.26% of total animal number;the common population included Tubificida,Julida,Araneae,Coleopteran,Diplura and Thysanoptera,their number accounted for 14.60% of total animal number;the rare population number accounted for 2.14% of total animal number.The vertical distribution of soil animal community was obvious.With the increase of soil depth,the species number and individual number of soil animal decreased,showing a strong table cohesion;the dominance index of soil animal increased;the diversity index decreased.

park green space; soil animal; community structure; diversity

2016-01-20

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31400465)

司志國(1978-)，男，河南長垣人，副教授，博士，主要從事綠地土壤教學(xué)和科研工作。E-mail：s197726@163.com

*通訊作者：周垂帆(1986-)，男，山東青島人，副教授，博士，主要從事土壤污染修復(fù)研究。E-mail：zhouchuifan@163.com

S154.5

A

1004-3268(2016)07-0067-04