不同改造措施對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響

鐵烈華，白文玉，馮茂松①，吳 韜，李文兵，韓東苗，張忠宇

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，四川 成都 611130；2.平昌縣林業(yè)局，四川 巴中 636400)

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不同改造措施對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響

鐵烈華1,2，白文玉1，馮茂松1①，吳 韜1，李文兵1，韓東苗1，張忠宇1

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，四川 成都 611130；2.平昌縣林業(yè)局，四川 巴中 636400)

中小型土壤動(dòng)物可作為生境質(zhì)量的重要指示生物。為研究柏木(Cupressusfunebris)低效林林窗中種植核桃(Juglansregia)且核桃林下鋪設(shè)不同覆蓋物的生態(tài)效應(yīng)，設(shè)置柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)覆蓋物〔白膜(HB)、黑膜(HH)、遮陰網(wǎng)(HZ)、凋落物(HD)〕處理、柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋(HT)處理和柏木(BM)對照。2013年6月至2014年6月分5次對中小型土壤動(dòng)物多樣性進(jìn)行調(diào)查和比較，中小型土壤動(dòng)物的分離采用干、濕漏斗法，共獲得土壤動(dòng)物4 893頭，隸屬2門5綱13類。研究發(fā)現(xiàn)，不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落優(yōu)勢、常見、稀有和極稀有類群的組成差異較大，相似性分析發(fā)現(xiàn)不同改造措施土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)異質(zhì)性也較大；柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)覆蓋物能顯著改善中小型土壤動(dòng)物群落類群數(shù)、個(gè)體密度、多樣性、均勻度和優(yōu)勢度(P<0.05)，其中，HD處理的改善效果最佳；同時(shí)，柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)覆蓋物對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物的空間分布影響較大；柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)覆蓋物可改善土壤理化屬性，且土壤理化屬性間相互作用共同影響土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)；HT處理對土壤全鉀、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量以及中小型土壤動(dòng)物空間分布的影響顯著(P<0.05)，但對中小型土壤動(dòng)物群落類群數(shù)、個(gè)體密度、多樣性、均勻度和優(yōu)勢度的影響不顯著(P>0.05)。因此，柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)覆蓋物可改善柏木低效林中小型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)，且HD處理對柏木低效林的改善效果最佳。

柏木；核桃；地表覆蓋；低效林；土壤動(dòng)物

低效林作為一種退化的森林生態(tài)系統(tǒng),是指生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較低的林分[1]。低效林的大面積分布可影響林業(yè)可持續(xù)發(fā)展[2-3],降低生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和資源利用率[4-5]。柏木(Cupressusfunebris)低效林在川中丘陵區(qū)分布廣泛,其林分結(jié)構(gòu)不合理,水土保持功能較低,森林生態(tài)系統(tǒng)較脆弱[6-7]。低效林改造的主要途徑包括控制人為干擾、調(diào)控林分結(jié)構(gòu)和改變低效林物種組成等[8]。

核桃(Juglansregia)果肉營養(yǎng)豐富,木材堅(jiān)實(shí),適應(yīng)性較強(qiáng),分布廣泛,具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[9]。地表覆蓋具有改良土壤理化性質(zhì)、改善土壤生態(tài)、增加生物多樣性和提高作物產(chǎn)量的作用[10-11]。柏木低效林林窗中種植核桃且林下鋪設(shè)地表覆蓋物是一種改變低效林物種組成和調(diào)節(jié)林分結(jié)構(gòu)的方法。常見的地表覆蓋物有薄膜、凋落物和遮陰網(wǎng)等,因地表覆蓋物不同,其生態(tài)效應(yīng)可能不同。

中小型土壤動(dòng)物是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的重要參與者[12],其對環(huán)境變化敏感[13],可作為衡量土壤質(zhì)量的指示生物[14],被廣泛運(yùn)用于土壤污染評(píng)價(jià)[15-16]、全球碳循環(huán)[17]、土地利用[18]和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建[19]等領(lǐng)域。中小型土壤動(dòng)物作為生境質(zhì)量的指示生物,對柏木低效林林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)覆蓋物后土壤生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)情況的評(píng)估具有重要意義。在柏木低效林林窗中種植核桃,并在核桃林下鋪設(shè)不同地表覆蓋物,通過對比不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落多樣性和結(jié)構(gòu)狀況,對柏木低效林不同改造措施的生態(tài)恢復(fù)效果展開評(píng)估,為柏木低效林改造方法的選取提供依據(jù)和參考。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于德陽市旌陽區(qū)(31°05′～31°20′ N,104°15′～104°33′ E)。旌陽區(qū)位于成都平原東北邊緣,海拔468～561 m,屬亞熱帶濕潤和半濕潤氣候區(qū),四季分明,年均氣溫為16.1 ℃,年均降水量為893.4 mm,季節(jié)性干旱明顯,降水主要集中在夏季。土壤為紫色壤土,土層深度約為40 cm,pH值約為8.0。改造前的柏木低效林平均胸徑為8.8 cm,平均樹高為7.4 m,郁閉度大于0.8,密度約為3 000株·hm-2。林下植被較單一,草本層以絲茅(Imperatakoenigii)為主,灌木層主要有黃荊(Vitexnegundo)和鐵仔(Myrsineafricana)等。

2 研究方法

2.1 小區(qū)設(shè)置

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法(表1),共設(shè)置6組處理,分別為柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)地表覆蓋物〔白膜(HB)、黑膜(HH)、遮陰網(wǎng)(HZ)、凋落物(HD)〕、柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋(HT)和柏木對照(BM)。其中,HT處理不鋪設(shè)任何覆蓋物,BM對照不做任何處理。

2012年6月,按照表1設(shè)計(jì),伐掉對應(yīng)的柏木低效林,使每個(gè)林窗大小為20 m×20 m,林窗中種植核桃。松土、除草,并按3 m×4 m的株行距種植核桃,BM對照保持原狀。2013年3月底,在每個(gè)20 m×20 m林窗的中心選取約50 m2區(qū)域,將地表覆蓋措施分別布置于經(jīng)過除草處理的一年生核桃林下地表,同時(shí),HT處理只做除草處理,BM不做任何處理。其中,一年生核桃林平均基徑為28.2 mm,平均株高為149.9 cm。地膜厚度為0.01 mm;遮陰網(wǎng)為4針類型,遮陰率約為80%;凋落物選用玉米秸稈,覆蓋厚度約為2 cm。核桃林做常規(guī)的整形修枝、松土施肥和病蟲害防治等經(jīng)營管理措施,BM對照不做任何處理。

表1 隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

Table 1 Randomized block design of the experiment

區(qū)組處理ⅠHZHTBMHHHDHBⅡHHHBHDHTHZBMⅢHDBMHHHBHTHZ

HB、HH、HZ和HD分別指柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)白膜、黑膜、遮陰網(wǎng)和凋落物,HT指柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋,BM指柏木對照。

2.2 樣品采集

對6組處理進(jìn)行1 a共5次采樣,共采集90個(gè)定點(diǎn)土樣。分別在2013年6月(夏1)、2013年9月(秋1)、2013年12月(冬1)、2014年3月(春2)和2014年6月(夏2)采集樣品。采樣時(shí)在每個(gè)小區(qū)內(nèi)采用蛇形5點(diǎn)采樣法,用直徑為5 cm的土鉆分別取0～5(上層)、>5～10 (中層)和>10～15 cm(下層)土壤。將5鉆土樣按土層深度分別混合,將混合后的土樣盡快帶回實(shí)驗(yàn)室分別用濕漏斗法(Baermann)和干漏斗法(Tullgren)進(jìn)行分離并鑒定。烘蟲時(shí)控制土壤濕度約為80%,土塊粒徑約為1 cm,鋪土厚度約為3 cm,用溫度控制器(波動(dòng)幅度為±0.5 ℃)控制烘蟲箱內(nèi)溫度,使土表溫度控制在34～36 ℃。每隔4 h觀察記錄1次,直到連續(xù)2次均不出現(xiàn)中小型土壤動(dòng)物為止,具體步驟參見文獻(xiàn)[20-21]。另采集20 cm×20 cm×20 cm土樣,用于土壤理化性質(zhì)的測定。同時(shí),將DS1922L紐扣式溫度計(jì)(精度為±0.5 ℃)埋于土壤5 cm深處,用于持續(xù)記錄土壤溫度的變化。

2.3 土壤動(dòng)物的鑒定

土壤動(dòng)物的鑒定參照《中國土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[22]、《昆蟲分類學(xué)》[23]和《中國亞熱帶土壤動(dòng)物》[24]等,對所采集的土壤動(dòng)物進(jìn)行鑒定。

2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

每個(gè)樣地5次取樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并分析。采用Excel 2013、SPSS 20.0和Sigma Plot 12.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、分析和制圖等。

中小型土壤動(dòng)物各類群劃分等級(jí):個(gè)體數(shù)占個(gè)體總數(shù)10%及其以上的類群為優(yōu)勢類群(+++),占1%～<10%的類群為常見類群(++),占0.1%～<1%的類群為稀有類群(+),占0.1%以下的類群為極稀有類群[26]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落組成特征

共采集中小型土壤動(dòng)物4 893頭,隸屬2門5綱13類。不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落組成比例見表2。

表2 不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落組成比例

Table 2 Composition of meso- and micro-soil fauna community relative to treatment

類群組成比例/%HBHHHZHDHTBM線蟲動(dòng)物門(Nemata) 線蟲類(Nematoda)44.1±2.9+++43.4±2.2+++64.5±3.9+++41.1±2.7+++48.7±2.8+++40.8±3.9+++節(jié)肢動(dòng)物門(Arthropoda) 蛛形綱(Arachnida) 蜘蛛目(Araneae)0.1±0.0+1.2±0.1++ 中氣門亞目(Prostigmata)15.2±0.9+++20.5±1.4+++10.1±0.7+++18.1±1.2+++16.7±1.3+++14.8±1.0+++ 前氣門亞目(Mesostigmata)1.0±0.1++4.4±0.3++2.2±0.1++0.7±0.0+2.4±0.1++0.8±0.1+ 隱氣門亞目(Oribatida)7.0±0.4++8.2±0.7++5.2±0.3++7.6±0.5++4.0±0.3++3.9±0.6++ 原尾綱(Protura) 原尾目(Acerentomata)0.1±0.0+0.7±0.0+0.8±0.1+ 彈尾綱(Collembola) 彈尾目(Collembola)17.2±1.1+++9.5±0.6++9.0±0.7++16.2±1.2+++15.1±1.0+++23.5±1.5+++ 昆蟲綱(Insecta) 嚙目(Psocoptera)1.1±0.1++1.5±0.2++0.3±0.0+0.4±0.0+0.6±0.0+2.7±0.3++ 纓翅目(Thysanoptera)0.3±0.0+1.4±0.1++0.3±0.0+0.5±0.0+0.8±0.1+0.8±0.1+ 鱗翅目幼蟲(Lepidopteralarvae)0.7±0.3+0.3±0.1+0.4±0.1+0.1±0.0+ 鞘翅目幼蟲(Coleopteralarvae)11.0±1.5+++8.8±0.9++7.2±0.6++10.7±0.7+++10.1±0.8+++11.5±1.1+++ 鞘翅目成蟲(Coleopteraadult)1.2±0.3++0.6±0.0+0.4±0.0+0.4±0.0+0.8±0.1+ 膜翅目(Hymenoptera)1.0±0.2++1.4±0.1++0.4±0.0+2.7±0.2++0.4±0.0+0.4±0.0+

HB、HH、HZ和HD分別指柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)白膜、黑膜、遮陰網(wǎng)和凋落物,HT指柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋,BM指柏木對照。數(shù)據(jù)后+、++和+++分別指稀有、常見和優(yōu)勢類群。

由表2可知,線蟲類和中氣門亞目為中小型土壤動(dòng)物的優(yōu)勢類群,且核桃林下鋪設(shè)地表覆蓋物均可增加線蟲類在中小型土壤動(dòng)物群落中的組成比例。其中,HZ處理提高效果最明顯;彈尾目和鞘翅目幼蟲為HH和HZ處理的常見類群,為其他處理的優(yōu)勢類群;隱氣門亞目為6個(gè)處理的常見類群;前氣門亞目為HD處理和BM對照的稀有類群,為其他處理的常見類群;嚙目為HB、HH處理和BM對照的常見類群,為其他處理的稀有類群;蜘蛛目、原尾目、纓翅目、鱗翅目幼蟲、鞘翅目成蟲和膜翅目為中小型土壤動(dòng)物的稀有或常見類群?？梢?HB、HH、HZ、HD和HT處理均可影響柏木低效林中小型土壤動(dòng)物群落的組成結(jié)構(gòu)。

3.2 不同改造措施對中小型土壤動(dòng)物群落類群數(shù)及個(gè)體密度的影響

對處理1 a的中小型土壤動(dòng)物總類群數(shù)的方差分析(表3)發(fā)現(xiàn),HB和HD處理中小型土壤動(dòng)物類群總數(shù)最多,兩者差異不顯著(P>0.05),且兩者與其他4組處理之間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05),表明HB和HD處理能顯著增加中小型土壤動(dòng)物類群數(shù)(P<0.05);HH、HZ、HT處理中小型土壤動(dòng)物類群總數(shù)與BM對照之間差異不顯著(P>0.05),表明這3個(gè)處理對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物類群數(shù)的影響不顯著(P>0.05)。

表3 不同改造措施中小型土壤動(dòng)物群落類群數(shù)和個(gè)體密度

Table 3 Number of groups and individuals density of meso- and micro-soil fauna relative to treatment

處理類群數(shù)密度/(萬只·m-2)HB30.67±2.08a93.71±4.61bHH24.33±1.16b65.87±4.54cHZ24.33±1.26b88.96±5.55bHD31.67±1.53a125.29±7.04aHT18.67±2.08c43.80±4.04dBM21.33±1.19bc41.76±3.02d

HB、HH、HZ和HD分別指柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)白膜、黑膜、遮陰網(wǎng)和凋落物,HT指柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋,BM指柏木對照。

對不同處理中小型土壤動(dòng)物個(gè)體密度的方差分析(表3)發(fā)現(xiàn),HD處理中小型土壤動(dòng)物個(gè)體密度最大,且顯著大于其他5個(gè)處理(P<0.05);BM對照中小型土壤動(dòng)物個(gè)體密度最小,且顯著小于HB、HH、HZ和HD處理(P<0.05),BM對照與HT處理差異不顯著(P>0.05)。上述結(jié)果表明HB、HH、HZ和HD處理能顯著增加柏木低效林中小型土壤動(dòng)物個(gè)體密度(P<0.05),HD處理的增加效果最顯著。

3.3 不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落的特征指數(shù)及相似性

由表4可知,HD處理中小型土壤動(dòng)物群落多樣性指數(shù)最大,且顯著大于其他5個(gè)處理(P<0.05);BM對照多樣性指數(shù)顯著小于HB、HH、HZ和HD處理(P<0.05);HB、HZ和HD處理均勻度指數(shù)較大,3者差異不顯著(P>0.05),且顯著大于其他處理(P<0.05);BM對照均勻度指數(shù)最小,且顯著小于HB、HH、HZ和HD處理(P<0.05);BM對照和HT處理優(yōu)勢度指數(shù)較大,2者差異不顯著(P>0.05),且顯著大于其他處理(P<0.05)。上述結(jié)果表明HB、HH、HZ和HD處理能顯著改善中小型土壤動(dòng)物群落多樣性、均勻度和優(yōu)勢度(P<0.05),而HT處理對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物群落多樣性、均勻度和優(yōu)勢度的改善效果均不顯著(P>0.05)。

除BM對照與HH和HD處理,HT與HD處理中等不相似外,其他各處理間均中等相似(表5),表明不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落的組成具有較大異質(zhì)性。

表4 不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落的特征指數(shù)

Table 4 Characteristic indices of meso and micro-soil fauna relative to treatment

處理多樣性指數(shù)H均勻度指數(shù)E優(yōu)勢度指數(shù)CHB2.126±0.018b0.923±0.008a0.138±0.002cHH1.512±0.194c0.846±0.038b0.289±0.058bHZ1.504±0.034c0.934±0.021a0.243±0.014bHD2.367±0.045a0.924±0.011a0.115±0.004cHT1.337±0.114cd0.723±0.028c0.384±0.038aBM1.212±0.181d0.692±0.034c0.456±0.033a

HB、HH、HZ和HD分別指柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)白膜、黑膜、遮陰網(wǎng)和凋落物,HT指柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋,BM指柏木對照。

表5 不同改造措施中小型土壤動(dòng)物群落的相似性系數(shù)(q)

Table 5 Jaccard index of meso- and micro-soil fauna relative to treatment

處理HBHHHZHDHTHH0.59HZ0.550.55HD0.690.540.61HT0.560.680.540.46BM0.500.310.590.470.53

HB、HH、HZ和HD分別指柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)白膜、黑膜、遮陰網(wǎng)和凋落物,HT指柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋,BM指柏木對照。0

3.4 不同改造措施對中小型土壤動(dòng)物群落空間分布的影響

不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落的空間分布見圖1。

HB、HH、HZ和HD分別指柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)白膜、黑膜、遮陰網(wǎng)和凋落物,HT指柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋,BM指柏木對照。同一組直方柱上方英文小寫字母不同表示同一處理不同土層之間中小型土壤動(dòng)物個(gè)體密度差異顯著(P<0.05)。

由圖1可知,德陽市旌陽區(qū)中小型土壤動(dòng)物主要分布于上中層土壤。其中,HB、HH、HD處理和BM對照中小型土壤動(dòng)物主要分布在上中層土壤,HZ處理中小型土壤動(dòng)物空間分布相對較均勻,HT處理中小型土壤動(dòng)物主要分布在中下層土壤。除HZ和HT處理外,其他4個(gè)處理中小型土壤動(dòng)物表聚現(xiàn)象均較明顯,BM對照中小型土壤動(dòng)物群落空間分布情況與柏木低效林改造措施處理間的差異較大?？傮w來看,HB、HH、HZ和HD處理和HT處理均對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物的空間分布影響較大。

3.5 不同改造措施土壤特性及相關(guān)性分析

核桃林下鋪設(shè)地表覆蓋能改善柏木低效林土壤屬性(表6)。其中,HB、HH、HZ和HD處理能顯著提高土壤全氮、全鉀和速效鉀含量(P<0.05),但對土壤水解性氮、全磷含量、pH值的影響不顯著(P>0.05);同時(shí),HH和HD處理能顯著增加柏木低效林有效磷含量(P<0.05);HB、HH和HZ處理均能顯著影響柏木低效林土壤溫度(P<0.05)。

土壤動(dòng)物個(gè)體密度、類群數(shù)及土壤特性的相關(guān)性分析見表7。

表6 不同改造措施土壤理化特性

Table 6 Soil physic-chemical properties relative to treatments

處理w(全氮)/(g·kg-1)w(水解性氮)/(mg·kg-1)w(全磷)/(g·kg-1)w(有效磷)/(mg·kg-1)w(全鉀)/(g·kg-1)w(速效鉀)/(mg·kg-1)w(有機(jī)質(zhì))/(g·kg-1)pH值1)溫度/℃HB1.13±0.01b63.69±9.37b0.11±0.01b5.64±0.52c13.27±0.32a116.28±2.19b29.65±0.04a8.19±0.04a22.98±0.50aHH1.12±0.03b61.64±9.01b0.11±0.01b24.11±10.65a12.62±0.43a126.75±14.09b36.65±16.01a8.07±0.29a22.12±0.49aHZ1.13±0.01b70.47±2.04ab0.10±0.01b13.47±4.85bc12.95±0.15a177.71±19.61a48.23±9.75a8.19±0.06a18.56±0.52cHD1.27±0.07a87.88±5.40a0.14±0.05b17.97±0.76ab12.50±0.08a137.44±6.55b47.66±9.00a8.21±0.08a20.23±0.49bHT0.91±0.10c54.11±18.70b0.13±0.03b3.80±0.21c8.99±0.94b74.79±3.12c13.82±5.45b8.26±0.03a20.10±0.50bBM0.85±0.02c76.59±6.73ab0.28±0.04ab3.34±0.33c7.33±0.63c48.62±3.14d38.92±1.83a8.15±0.13a20.19±0.51b

HB、HH、HZ和HD分別指柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)白膜、黑膜、遮陰網(wǎng)和凋落物,HT指柏木林窗中種植核桃且核桃林下無覆蓋,BM指柏木對照。1)土水質(zhì)量比為1∶1。

表7 土壤動(dòng)物個(gè)體密度、類群數(shù)及土壤特性的相關(guān)性分析

Table 7 Correlation analysis of individual density and community amount of soil fauna and soil properties

指標(biāo)個(gè)體密度類群數(shù)w(全氮)w(水解性氮)w(全磷)w(有效磷)w(全鉀)w(速效鉀)w(有機(jī)質(zhì))pH值1)類群數(shù)0.896**w(全氮)0.870**0.780**w(水解性氮)0.483*0.4500.274w(全磷)-0.478*-0.325-0.646**0.337w(有效磷)0.4280.3510.592**0.056-0.436w(全鉀)0.753**0.775**0.811**0.247-0.492*0.563*w(速效鉀)0.710**0.485*0.775**0.172-0.724**0.545*0.773**w(有機(jī)質(zhì))0.499*0.3940.494*0.687**0.0540.2840.533*0.576*pH值0.2930.1310.235-0.050-0.368-0.3070.0230.294-0.055溫度0.0620.3730.124-0.198-0.1440.0570.285-0.142-0.215-0.050

*在α=0.05水平上差異顯著,**在α=0.01水平上差異顯著。1)土水質(zhì)量比為1∶1。

如表7所示,土壤動(dòng)物個(gè)體密度與類群數(shù)、全氮、水解性氮、全磷、全鉀、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)相關(guān)關(guān)系;土壤動(dòng)物類群數(shù)與全氮和全鉀含量呈極顯著相關(guān)(P<0.01),與速效鉀含量呈顯著相關(guān)(P<0.05)。土壤全氮含量與全磷、有效磷、全鉀、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量,水解性氮含量與有機(jī)質(zhì)含量,全磷和有效磷含量與全鉀、速效鉀含量,全鉀含量與速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量,速效鉀含量與有機(jī)質(zhì)含量均呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)相關(guān),表明土壤主要特性間相互關(guān)聯(lián),共同影響中小型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)。

4 討論與結(jié)論

試驗(yàn)共采集中小型土壤動(dòng)物4 893頭,隸屬2門5綱13類。不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落優(yōu)勢、常見和稀有類群的組成差異較大,不同改造措施對土壤動(dòng)物群落組成的影響不同。柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)不同覆蓋物改造措施能改善柏木低效林土壤主要屬性,且不同改造措施改善土壤屬性的效果略有差異,其中,核桃林下鋪設(shè)凋落物的改善作用較明顯。如核桃林下鋪設(shè)覆蓋物可顯著(P<0.05)提高土壤全氮、全鉀和速效鉀含量等,這與張義等[27]關(guān)于蘋果園鋪設(shè)地表覆蓋物對土壤理化性質(zhì)影響的研究結(jié)果相似。這可能是因?yàn)樵诹执靶纬珊?核桃林下鋪設(shè)覆蓋物可改善土壤水熱條件,同時(shí)松土、除草可能改變了土壤結(jié)構(gòu),且核桃林下鋪設(shè)凋落物還為微生物及土壤動(dòng)物提供良好的生境,加快了土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)速度,引起土壤理化性質(zhì)變化,這還需要作進(jìn)一步研究。同時(shí),柏木低效林改造后土壤中全氮、全磷和全鉀含量變化劇烈,這可能與核桃林的經(jīng)營管理措施有關(guān),需要繼續(xù)深入研究。土壤動(dòng)物個(gè)體密度、類群數(shù)與土壤主要屬性存在不完全相關(guān)關(guān)系,且土壤主要屬性間相互關(guān)聯(lián),共同對中小型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。林英華等[28]對不同施肥條件下農(nóng)田土壤動(dòng)物群落的研究發(fā)現(xiàn),土壤理化性質(zhì)與土壤動(dòng)物群落之間是相互作用、相互影響的,筆者研究結(jié)果與之相同。

柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)地表覆蓋物不僅能增加中小型土壤動(dòng)物群落的類群數(shù)和個(gè)體密度,還能改善中小型土壤動(dòng)物群落的多樣性、均勻度和優(yōu)勢度,核桃林下無覆蓋對中小型土壤動(dòng)物群落類群數(shù)、個(gè)體密度、多樣性、均勻度和優(yōu)勢度的影響均不顯著。其中,核桃林下鋪設(shè)凋落物對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物群落類群數(shù)、個(gè)體密度、多樣性、均勻度和優(yōu)勢度的改善效果較大。這與閆根海等[29]關(guān)于地膜覆蓋對土壤狀況的影響和楊佩等[30]對秸稈覆蓋后中小型土壤動(dòng)物的生態(tài)分布特征的研究結(jié)果相似。這可能是因?yàn)榱执靶纬珊?核桃林下鋪設(shè)地表覆蓋物改善了土壤屬性,影響柏木低效林土壤生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境,擴(kuò)充中小型土壤動(dòng)物的食物來源[31],同時(shí),核桃林下鋪設(shè)凋落物不僅可以改善土壤理化性質(zhì),還能增加土壤酶活性和微生物多樣性,恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[11,32]。不同改造措施處理中小型土壤動(dòng)物群落的組成結(jié)構(gòu)分異較大,表明不同改造措施對土壤生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境的影響不同,進(jìn)而影響中小型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)。同時(shí),核桃林下鋪設(shè)覆蓋物和核桃林下無覆蓋物均可影響中小型土壤動(dòng)物的空間分布,且由于核桃林下鋪設(shè)覆蓋物的不同,其柏木低效林中小型土壤動(dòng)物的空間分布情況也略有不同。

綜上,柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)地表覆蓋物對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物群落多樣性和結(jié)構(gòu)有較大影響,其中,核桃林下鋪設(shè)凋落物的整體改造效果最佳。

該文研究了柏木林窗中種植核桃且核桃林下鋪設(shè)不同覆蓋物對柏木低效林中小型土壤動(dòng)物群落的影響,揭示了改造效果最佳的措施,并分析可能的原因。若能同時(shí)分析氣候、植被群落多樣性與中小型土壤動(dòng)物群落的相關(guān)性,并進(jìn)一步調(diào)查引起土壤理化性質(zhì)劇烈變化的原因,將更具說服力,這還需要繼續(xù)深入研究。

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(責(zé)任編輯： 李祥敏)

Effects of Reforming Low-Efficient Cypress Forest on Meso- and Micro-Soil Faunal Community.

TIE Lie-hua1,2, BAI Wen-yu1, FENG Mao-song1, WU Tao1, LI Wen-bing1, HAN Dong-miao1, ZHANG Zhong-yu1

(1.College of Forestry, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2.Pingchang Forestry Bureau, Bazhong 636400, China)

Meso- and micro-soil fauna can be used as an important indicator of habitat quality. It′s not only sensitive to changing environment, but also plays an important role in soil ecosystem. So it is used to evaluate ecological effects of measures of reforming low-efficient cypress forests in this study. A field experiment, carried out in a cypress forest, was designed to have 6 treatments, that is, Treatment HT (interplanted with walnut trees free of mulch), Treatment HB (interplanted with walnut trees and mulched with white film), Treatment HH (interplanted with walnut trees and mulched with black film), Treatment HZ (interplanted with walnut trees and mulched with shade net), Treatment HD (interplanted with walnut trees and mulched with litter) and Treatment BM (no interplanting and no mulching). Investigations of meso- and micro-soil faunal diversity were performed during the period from June, 2013 to June, 2014 for comparison. Meso- and micro-soil animals were isolated from the soil, using the dry and wet funnel methods, and a total of 4 893 soil faunal individuals were gathered and sorted into 13 groups, 5 classes and 2 phyla. Results show that composition of that soil fauna, in terms of dominant group, common group, and scarce/rare group, varied sharply with the treatment. Similarity analysis reveals that structure of the soil fauna community also differed greatly between treatments. In Treatments HT, HB, HH and HZ population, individual density, Shannon index, Pielou index and Simpson index of the meso and micro-soil fauna increased significantly(P<0.05), with Treatment HD in particular. Besides, the four treatments affected spatial distribution of the soil fauna remarkably, and improved soil physic-chemical properties. And the improved soil properties and their interactions jointly affected structure of the soil faunal community. Treatment HT did have some marked effects on soil total potassium, readily available potassium, organic matter and spatial distribution of the soil fauna (P<0.05), but not

cypress; walnut; surface mulch; low-benefit forest; soil fauna

2015-09-01

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃(2011BAC09B05);四川省科技廳科技支撐計(jì)劃(2010NZ0049)

S154.5；S756.5;X825

A

1673-4831(2016)05-0767-07

10.11934/j.issn.1673-4831.2016.05.012

鐵烈華(1990—),男,四川自貢人,碩士生,研究方向?yàn)榱帜驹耘嗌砼c森林生態(tài)。E-mail: 525057894@qq.com

① 通信作者E-mail: 705592631@qq.com

much on population, individual density, Shannon index, Pielou index and Simpson index of the soil fauna. In conclusion, the treatments of interplanting walnut trees and mulching is proven to be able to improve community structure of the meso and micro-soil fauna in the low-efficient cypress forest and the treatment of interplanting walnut trees and mulching with litter (HD) is the most outstanding in this effect.