西藏東南部林牧交錯帶林地與濕地的土壤動物群落比較

臧建成，孫 濤

(1.西藏農(nóng)牧學(xué)院 植物科學(xué)學(xué)院，西藏林芝 860000; 2.淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,安徽淮北 235000；3.西藏高原資源昆蟲與應(yīng)用昆蟲實驗室，西藏林芝 860000)

西藏東南部林牧交錯帶林地與濕地的土壤動物群落比較

臧建成1，3，孫 濤2

(1.西藏農(nóng)牧學(xué)院 植物科學(xué)學(xué)院，西藏林芝 860000; 2.淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,安徽淮北 235000；3.西藏高原資源昆蟲與應(yīng)用昆蟲實驗室，西藏林芝 860000)

比較研究西藏東南部典型林牧交錯地帶林地與濕地的土壤動物群落特征，為西藏東南部林地、濕地土壤動物群落研究提供科學(xué)數(shù)據(jù)。采用土鉆法隨機取樣，Tullgren干漏斗法分離，參考土壤動物檢索圖鑒及大類別分類方法進行鑒定，并以DG多樣性、Jaccard相似性系數(shù)q和Gower系數(shù)Sg分析該地區(qū)林地和濕地的土壤動物群落結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，樣地內(nèi)(林地和濕地)共捕獲土壤動物393頭，屬3門6綱18類，其中林地優(yōu)勢類群為彈尾目，濕地優(yōu)勢類群為彈尾目與前氣門亞目。2 種生態(tài)類型土壤動物群落的DG差異不顯著，群落類群個體數(shù)相似性不高，但林牧交錯地帶林地與濕地土壤動物個體數(shù)的異質(zhì)性比類群數(shù)高。西藏東南部林地與濕地土壤動物密度、類群以及群落多樣性均不同。土壤含水量明顯影響土壤動物群落結(jié)構(gòu)與數(shù)量，土壤動物群落結(jié)構(gòu)的類群與總個體數(shù)相似性均不高。

西藏東南部；林地與濕地；土壤動物群落組成；DG指數(shù)；群落相似性

土壤生物可以加速有機物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，對土壤的形成和變化具有顯著影響，是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的重要組成部分。已有研究[1]表明，土壤生物在土壤有機物質(zhì)礦化、腐殖質(zhì)形成與分解、植物營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化等過程中具有重要意義。土壤動物通過取食、破碎、消化落葉、枯萎的根及動物殘骸、代謝物等凋落物以及食用一部分微生物來刺激土壤微生物[2-3]。而后土壤微生物等分解者將通過分解使凋落物中的營養(yǎng)物質(zhì)釋放，而這些營養(yǎng)元素也會反過來維持土壤生物活動所需要的養(yǎng)分和能量[4]。同時，土壤動物還可以通過在土壤不同層次的移動，疏松土壤，改變土壤結(jié)構(gòu)[5]。土壤動物排泄物因養(yǎng)分豐富且易分解，可以促進土壤微生物繁殖，從而改善土壤的理化性質(zhì)[6]。已有研究表明，土壤的理化性質(zhì)對于植被恢復(fù)也產(chǎn)生重要影響[7]。且土壤生物多樣性直接影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[8]。同時，植被類型與土壤動物的垂直變化密不可分，植被群落季相變化對土壤動物群落的組成具有一定影響[9]。儼然，土壤生態(tài)系統(tǒng)及土壤生物的研究已經(jīng)成為國內(nèi)外熱點。

西藏東南部屬半濕潤區(qū)與濕潤區(qū)的過渡地帶，是中國保存最為完好的原始林區(qū)，該區(qū)域具有植物區(qū)系特殊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生物多樣性豐富和林地生產(chǎn)力高等特點，為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點，研究主要集中在森林不同植被類型、果園型土壤動物群落特征、不同土地利用方式、趨光性昆蟲時序動態(tài)、濕地土壤動物多樣性、林隙土壤線蟲群落特征、采伐跡地土壤線蟲群落特征、急尖長苞冷杉林土壤線蟲群落特征以及昆蟲區(qū)系等方面[10-16]。林牧交錯、農(nóng)牧交錯帶的土壤動物研究尚未見報道。本文主要研究西藏林芝地區(qū)林牧交錯地帶的川滇高山櫟(Quercusaquifolioides)林地與濕地土壤動物群落結(jié)構(gòu)及相似性，了解土壤動物群落多樣性及西藏東南部林牧濕地過渡帶土壤動物群落結(jié)構(gòu)的變化趨勢，為闡明土壤動物在不同生態(tài)系統(tǒng)中的作用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于西藏農(nóng)牧學(xué)院后，屬西藏自治區(qū)林芝縣，系念青唐古拉山向南延伸的余脈，與喜馬拉雅山東部向北發(fā)展的山系相連。26°52′～30°40′N， 92°09′～98°47′E，平均海拔3 000 m左右，受印度洋暖濕季風(fēng)影響，冬春干燥，夏秋多雨。年降水量600～1 000 mm，年均溫8～10 ℃，≥0 ℃積溫為3 000～3 500 ℃·d，≥10 ℃的時間約180 d，屬半濕潤區(qū)與濕潤區(qū)的過渡地帶[17-19]，生物資源豐富，為農(nóng)牧林過渡地帶，林區(qū)植被主要為川滇高山櫟，濕地主要植被為禾本科植物。

1.2 研究調(diào)查方法

于2015年8-10月，在川滇高山櫟林地和張麥村濕地進行采樣。每一樣地隨機選取3個樣方(10 m×10 m)，每個樣方內(nèi)取3個樣點，每樣點間隔3 m，分別在各樣點挖土壤剖面，按0～10 cm(Ⅰ)、10～20 cm(Ⅱ)和20～30 cm(Ⅲ)3 層，用直徑(D)10 cm×高(H)10 cm土鉆進行取樣，所取土樣放入帶有標簽的PE封口袋中，手撿大型土壤動物，放入裝有φ=75%乙醇的指型管中，一同帶回實驗室。中小型土壤動物采用Tullgren干漏斗法分離，收集于指形管內(nèi)，用φ=75%酒精保存。在尼康中級體視顯微鏡SMZ800+D5100下分類鑒定。采用大類別分類法進行分類[20]。土壤動物分類依據(jù)中國土壤動物檢索[21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 多樣性指數(shù) 采用密度——類群指數(shù)DG進行群落多樣性的比較，其公式為：

式中，Di為第i類群的密度，Dimax為各類群中第i類群的最大密度，g為群落中的類群數(shù)，G為各群落所包含的總類群數(shù)，Ci/C為相對次數(shù)，即在C個群落中第i類群出現(xiàn)的比率。

1.3.2 群落相似性 選用Jaccard相似性系數(shù)q和Gower系數(shù)Sg度量群落間的相似程度。計算公式如下：

Jaccard相似性系數(shù)：

式中a為A樣地全部類群數(shù)，b為B樣地全部類群數(shù)，c為A、B兩地共有的類群數(shù)；q=0.75～1.00為極相似，0.50～0.74為中等相似，0.25～0.49為中等不相似，0.00～0.24為極不相似

Gower系數(shù)：

演變成可以在多個群落間互相比較的指數(shù)。令

Xj-Xik=Ximax-Xi

Ri=-Ximax+Xi

式中n為群落相比較的類群數(shù)，Xi為第i類群的個體數(shù)，j和k代表兩個不同的群落。Ri是第i類群在j和k群落的總個體數(shù)。系數(shù)最大值為1，最小值為0。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 采用Excel軟件對林地和濕地土壤動物多樣性指數(shù)DG進行單因素方差分析。在數(shù)據(jù)分析前，對個體密度和DG進行l(wèi)g(x+1)轉(zhuǎn)換，使之符合正態(tài)分布。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤動物群落組成

由表1可知，川滇高山櫟林地和張麥村濕地共捕獲中型土壤動物393頭。優(yōu)勢類群為彈尾目Collembola、前氣門亞目Prostigmata，占總捕獲量的76.59%；常見類群為鞘翅目幼蟲 Coleoptera larvae、膜翅目Hymenoptera、中氣門亞目Mesostigmate、雙翅目Diptera、嚙蟲目Psocoptera、甲螨亞目Orilatida 7類，共計占19.34%；雙翅目幼蟲Diptera larvae、線蟲動物門Nemata、鞘翅目Coleoptera、同翅目Homoptera、同翅目幼蟲 Homoptera larvae、原尾綱Protura、半翅目Hemiptera、等翅目幼蟲Isptera larvae、緩步動物門Tardigrada 9類為稀有類群，總個體數(shù)僅占 5.07%。

張麥村濕地土壤動物優(yōu)勢類群是彈尾目Collembola和前氣門亞目Prostigmata，常見類群為盲蛛目Odiliones、膜翅目Hymenoptera、雙翅目Diptera、雙翅目幼蟲 Diptera larvae 4類，優(yōu)勢類群數(shù)與常見類群數(shù)共占濕地總類群數(shù)的42.86%，稀有類群為鞘翅目幼蟲 Coleoptera larvae、嚙蟲目Psocoptera、線蟲動物門Nemata、鞘翅目Coleoptera、同翅目Homoptera、同翅目幼蟲 Homoptera larvae、原尾綱Protura、半翅目Hemiptera；川滇高山櫟林地土壤動物優(yōu)勢類群僅為彈尾目Collembola，常見類群為前氣門亞目Prostigmata、盲蛛目Odiliones、鞘翅目幼蟲 Coleoptera larvae、中氣門亞目 Mesostigmate、雙翅目Diptera、嚙蟲目Psocoptera、甲螨亞目Orilatida 7類，優(yōu)勢類群數(shù)與常見類群數(shù)共占林地總類群數(shù)的72.73%，稀有類群為原尾綱Protura、等翅目幼蟲Isptera larvae、緩步動物門Tardigrada 3類。

從表1能明顯看出，濕地土壤動物類群數(shù)及個體數(shù)明顯高于川滇高山櫟林地，而林地的土壤動物種類稍多于濕地。

表1 不同土地類型土壤動物群落類群與數(shù)量組成Table 1 Soil fauna community composition and composition in different land types

注：+++代表優(yōu)勢種群，占總個體數(shù)10%以上，++代表常見類群，占總個體數(shù)1%～10%，+代表稀有類群，占總個體數(shù)1%以下；括號外為每個土壤動物類群捕獲的個體數(shù)；括號內(nèi)為每個土壤動物類群捕獲的個體數(shù)占捕獲量的百分比。

Note：Abundance refers to the number of some kind of soil animals percentage of total,which can be divided to:+ + +. Abundance gt;10%,as the dominant groups; + +. Abundance 1%-10%,as the common groups; +. Abundance 0.1%-1%,as the rare groups.Data in parenthesis are the number of individuals captured per soil fauna group,and data outside parentheses are the percentage of individuals captured per soil fauna group as a percentage of capture.

2.2 土壤動物群落多樣性

由表2可知，通過DG指數(shù)方差分析，在林地與濕地8、9、10這3個月中，林地與濕地的土壤動物群落多樣性均差異不顯著。

由圖1可看出，濕地8、9、10月份DG指數(shù)分別為2.01、4.01和3.33，其中9月份最高，8月份最低；而林地8、9、10月份DG指數(shù)分別為：1.96、2.61、3.76，其中10月份最高，8月份最低。表明，在不同時間段內(nèi)，兩種不同生態(tài)類型土壤動物的群落多樣性不同。

2.3 土壤動物群落相似性

為了比較濕地、林地土壤動物群落的相似性，計算Jaccard相似性系數(shù)q及Gower系數(shù)Sg，兩者分別反映群落類群的相似性，以及群落類群個體數(shù)上的相似性。

表2 川滇高山櫟林地與濕地土壤群落多樣性對比Table 2 Comparison of soil community diversity of Quercus aquifolioides woodland and wetland

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(Plt;0.05)。

Note：Values with different lower case letters show significant differences in the same line atPlt;0.05.

圖1 不同土地類型土壤動物群落的DG指數(shù)時序動態(tài)Fig.1 DG dynamics of soil fauna in different land types

經(jīng)計算，q約為0.388 9(0.25～0.49)，表明張麥村濕地與川滇高山櫟林地間土壤動物群落類群為中等不相似；而Sg為0.275 5，表明土壤動物群落類群個體數(shù)的相似性也不高。表明林地與濕地土壤動物群落共有類群不多，且兩生態(tài)類型土壤動物群落類群個體數(shù)相差較大。同時可看出，Gower系數(shù)明顯低于Jaccard系數(shù)，表明林牧交錯地帶林地與濕地土壤動物個體數(shù)的異質(zhì)性比類群數(shù)高。

3 討 論

本研究區(qū)位于西藏林芝地區(qū)，屬高原季風(fēng)半濕潤氣候，6-9月為雨季。已有研究證明，降雨會影響地表土壤動物的擴散，土壤含水量也會強烈影響地下土居動物取食、多度等[22-23]。本研究調(diào)查時間為8-10月，8月雨水充沛，土壤含水量很高。9月初，降水逐漸減少，林地土壤含水量仍較高[24]，而濕地含水量基本正常。雨季過后，進入干季，10月林地含水量再次逐漸下降。從林地與濕地土壤動物多樣性數(shù)據(jù)分析顯示，兩地DG系數(shù)在8月份均最低，9月份濕地DG系數(shù)最高，而10月份林地最高。西藏林芝降水主要集中在6-9月份，8、9月雨水較充足為濕季，10月降水減少為干季。由此可見，降水影響土壤動物的多度。有研究證明，增加土壤含水量可以提高土壤生物活性[25]，但因為8月份的長期降雨使土壤濕度過高，從而影響土壤的通氣狀況、pH及溫度，使其超過土壤動物活動的適應(yīng)范圍，從而降低土壤動物的活動能力。

本研究中，西藏東南部林牧交錯地帶濕地土壤動物群落類群及個體數(shù)均高于林地，濕地與林地土壤動物類群主要差異在于大型土壤動物，濕地明顯高于林地。表明土壤含水量變化對大型土壤動物影響大于中小型土壤動物[26-27]，同時，研究區(qū)濕地處于居民區(qū)，有很多牛、羊、豬等，為當?shù)鼐用窦倚笊B(yǎng)區(qū)，多有牲畜糞便等物質(zhì)，為土壤動物提供充足的營養(yǎng)，土壤pH、土壤理化性質(zhì)等都會受到一定干擾，也會影響研究結(jié)果。

研究表明，不同植被類型對土壤動物的群落物種組成及其豐富度、優(yōu)勢類群數(shù)量有影響[26]。西藏東南部林地與濕地土壤動物通過Jaccard系數(shù)和Gower系比較，均表明林地與濕地土壤動物群落相似性不高，且土壤動物群落類群的個體數(shù)較類群數(shù)相差更大，可能是土壤含水量、降水量、地表植被狀況、土壤理化性質(zhì)等因素影響的結(jié)果。

4 結(jié) 論

本研究共捕獲土壤動物393頭，優(yōu)勢類群為彈尾目和前氣門亞目，占總捕獲量的76.59%；常見類群為盲蛛目、鞘翅目幼蟲、膜翅目、中氣門亞目、雙翅目、嚙蟲目、甲螨亞目，共計占19.34%；剩余9類為稀有類群，總個體數(shù)僅占5.07%。西藏東南部林地與濕地土壤動物群落類群個體數(shù)的相似性不高，林牧交錯地帶林地與濕地兩種生態(tài)類型土壤動物個體數(shù)的異質(zhì)性比類群數(shù)高。在不同時間段內(nèi)，西藏東南部林地與濕地兩種不同生態(tài)類型土壤動物密度—類群多樣性指數(shù)差異不顯著。

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CorrespondingauthorSUN Tao,male,Ph.D，associate professor. Research area:pest control,insect ecology and soil animal research and functional components.E-mail:sunt231@126.com

(責任編輯：顧玉蘭Responsibleeditor:GUYulan)

ComparisonofSoilAnimalCommunitiesbetweenWoodlandandWetlandintheForestandAnimalHusbandryZoneofSoutheasterninTibet

ZANG Jiancheng1，3and SUN Tao2

(1. Department of Plant Technology,XiZang Agricultural and Animal Husbandry College， Linzhi Tibiet 860000，China;2. College of Life Science,Huaibei Normal University,Huaibei Anhui 235000,China;3. Lab of Resource and Applied Insect in the Tibet Plateau,Linzhi Tibiet 860000,China)

Based on the comparison of soil animal communities between woodland and wetland in the typical forest and animal husbandry zone in southeastern Tibet,this research was to understand the characteristics of soil animal community in different ecosystems and to provide scientific data for the research of soil animal community in woodland and wetland in this region. The soil samples were collected with soil drilling method in random and was separated by Tullgren dry-funnel method. Soil animals were identified with reference to soil animal retrieval and large categories of classification methods,andDGdiversity,Jaccard similarity coefficientqand Gower coefficientSgwere used to analyze the community structure of soil animal in woodland and wetland in the area. The results showed that there were 393 soil animals,belonging to three phylum,six classes and eighteen groups,in the sampled woodland and wetland. The predominant class in the woodland was Collembola and the predominant groups in the wetland were Collembola and Prostigmata. There was no significant difference inDGdiversity index between two ecological types of soil animal community,but the heterogeneity of soil animal population between woodland and wetland was higher than the number of groups. Density,group and community diversity of soil animal were different between woodland and wetland in southeastern Tibet. Soil water content significantly affected soil animal community structure and quantity. The similarities of group and the total number was not high in the soil animal community structure.

Southeastern Tibet; Woodland and wetland; Soil animal community composition; DG index; Community similarity

2016-12-05

2017-03-14

The National Natural Science Foundation of China(No.41561054); the Introduction of Flexible Talents of XiZang Agriculture and Animal Husbandry College(No.RXR201603).

ZANG Jiancheng,male,associate professor. Research area:pest control,insect ecology and soil animal research and functional components.E-mail:zangjc2008@163.com

日期：2017-11-17

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20171117.1101.040.html

2016-12-05

2017-03-14

國家自然科學(xué)基金(41561054);西藏農(nóng)牧學(xué)院柔性人才引進項目(RXR201603)。

臧建成，男，副教授，研究方向為農(nóng)林害蟲防治、昆蟲生態(tài)學(xué)及土壤動物。E-mail:zangjc2008@163.com

孫 濤,男,博士,副教授,研究方向為農(nóng)林害蟲防治、昆蟲生態(tài)學(xué)及土壤動物。E-mail:sunt231@126.com

Q958.1

A

1004-1389(2017)11-1721-06