臺風(fēng)災(zāi)害對常綠闊葉林大型土壤動物功能類群的影響

葉　岳，唐文武，姜玉霞

（肇慶學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，廣東 肇慶　526061）

YE Yue，TANG Wenwu，JIANG Yuxia

(School of Life Sciences,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)

臺風(fēng)災(zāi)害是當(dāng)前人類面臨的全球性重大問題之一，在我國發(fā)生頻率非常高，影響也非常嚴(yán)重.廣東省位于太平洋西岸，瀕臨南海，是臺風(fēng)災(zāi)害發(fā)生頻率最高，影響最大地區(qū),位于廣東西部的肇慶市幾乎每年都會面臨臺風(fēng)災(zāi)害[1].2013年尤特臺風(fēng)帶來的強(qiáng)降雨過程曾造成肇慶市5個縣（市）的75個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積1191.16 Km2[2].以往自然災(zāi)害研究，主要圍繞雨雪冰凍對森林生物群落造成的強(qiáng)烈影響[3]，例如喬木[4]、鳥類[5]、林下植被的演替[6]，人工林土壤動物的影響[7]等，但因臺風(fēng)的不確定性，缺乏對臺風(fēng)災(zāi)害對土壤動物功能類群的影響研究.

研究臺風(fēng)災(zāi)害對常綠闊葉林下大型土壤動物功能類群影響，旨在了解臺風(fēng)災(zāi)害干擾后大型土壤動物功能類群的變化，準(zhǔn)確評估臺風(fēng)災(zāi)害對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響，為受損森林生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)與重建提供依據(jù).根據(jù)青木淳一等人[8-9]的研究把大型土壤動物群落按功能組成劃分為5類，即植食性、腐食性、枯食性、捕食性和雜食性.這種分類方法對簡化研究環(huán)節(jié)、探討土壤動物在森林生態(tài)系統(tǒng)中的功能作用大有裨益.

1　研究區(qū)概況及研究方法

1.1　研究區(qū)概況

肇慶市位于廣東省西部地區(qū)，北緯22°47′～24°24′，東經(jīng)111°21′～112°52′，屬熱帶、亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫21.5℃，年平均降雨量1800mm，相對濕度80%，為廣東省主要林區(qū)之一，研究選取常綠闊葉林分布最廣的北嶺山森林公園作為采樣樣點(diǎn).北嶺山森林公園地處肇慶市端州區(qū)北郊，最高海拔758.7m.

1.2　研究方法

1.2.1采樣時間和采樣方法

2016年8月2日，臺風(fēng)“妮妲”在廣東沿海登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力14級，當(dāng)日17時經(jīng)肇慶封開縣向西移出.這次臺風(fēng)造成的強(qiáng)降雨等自然災(zāi)害嚴(yán)重影響了珠江三角洲和粵東西北部分地區(qū).

研究分兩次采樣，2016年7月（臺風(fēng)登陸前）第一次采樣，2016年9月（臺風(fēng)登陸后）第二次采樣，并同2015年7月和9月調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行對照.

根據(jù)北嶺山森林公園地理情況，選擇離人行道50m外樣地，避開倒樹、樹樁等，隨機(jī)選取3個樣點(diǎn)，取樣面積為25 cm×25 cm，并按0～5、5～10、10～15 cm 3個土層取樣.每次選3個樣地，每個樣地選3個取樣點(diǎn)，1個樣點(diǎn)分3層取樣，合計27份樣本.2015和2016年各采樣2次，共4次，總計108份樣本.

采用國際通用的手撿法對大型土壤動物進(jìn)行收集，分類采用尹文英[10]的方法.

1.2.2數(shù)據(jù)分析

利用軟件spss13.0對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析.

2　結(jié)果與分析

2.1　功能類群組成

由表1可知，2015年捕獲大型土壤動物951只，2016年捕獲大型土壤動物277只，共1228只，分別隸屬4門8綱16目，其中2015年隸屬3門8綱12目，2016年隸屬3門7綱11目.

大型土壤動物功能類群為：植食性2種包括腹足綱、直翅目，個體數(shù)占總數(shù)的0.41%；腐食性3種包括寡毛綱、真螨目、彈尾目，個體數(shù)占總數(shù)的18.81%；枯食性7種包括等足目、倍足綱、蜚蠊目、白蟻、嚙目、鱗翅目、雙翅目，個體數(shù)占總數(shù)的34.28%；捕食性4種包括蜘蛛目、盲蛛目、蜈蚣目、纓翅目，個體數(shù)占總數(shù)的9.61%；雜食性4種包括線蟲、革翅目、鞘翅目、螞蟻，個體數(shù)占總數(shù)的36.89%.

經(jīng)過統(tǒng)計，腐食性、枯食性和雜食性3類大型土壤動物功能類群個體數(shù)量占捕獲數(shù)的89.98%，所以腐食性、枯食性和雜食性3類為研究的主要功能類群，是否是肇慶北嶺山主要功能類群待進(jìn)一步研究.

表1　大型土壤動物功能類群個體數(shù)比較

2.2　功能類群雙因素方差方析

從表2可知，2016年采樣時間、土層和采樣時間*土層（交互作用）的P＞0.05,差異不顯著.2015年采樣時間、土層和采樣時間*土層（交互作用）的P＞0.05,差異不顯著，但土層P＞0.01,差異極顯著.

表2　功能類群的雙因素方差分析

2.3　主要功能類群的雙因素方差分析

腐食性、枯食性和雜食性為研究的主要功能類群.雙因素方差分析表明(如表3和表4所示），主要功能類群對年間影響因子響應(yīng)不同.2016年主要功能類群P＞0.05,均達(dá)不到顯著水平；而2015年僅土層P＞0.05,說明土層對枯食性大型土壤動物和雜食性大型土壤動物影響達(dá)到極顯著水平，而對腐食性大型土壤動物影響達(dá)到顯著水平.

表3　主要功能類群的雙因素方差分析(2016年)

表4　主要功能類群的雙因素方差分析（2015年）

2.4　功能類群垂直結(jié)構(gòu)的對比

圖1和圖2表明2015年7、9月份功能類群在土層中有明顯的表聚性.圖3和圖4表明2016年7、9月份功能類群在土層的變化與2015年同期不同，總體表聚性不明顯，其中明顯變化為雜食性螞蟻.

圖1　2015年7月份功能類群在土層中的個體數(shù)量（只）　

圖2　2015年9月份功能類群在土層中的個體數(shù)量（只）

圖3　2016年7月份功能類群在土層中的個體數(shù)量（只）　

圖4　2016年7月份功能類群在土層中的個體數(shù)量（只）

3　結(jié)論和討論

3.1　大型土壤動物功能類群的變化

腐食性、枯食性和雜食性3類大型土壤動物功能類群為研究的主要功能類群.2015年以寡毛綱（腐食性），等足目（枯食性）和螞蟻（雜食性）為優(yōu)勢功能類群，而2016年臺風(fēng)后則以雜食性鞘翅目和螞蟻為主,寡毛綱（腐食性）和等足目（枯食性）成為常見功能類群.本研究與其他學(xué)者的[11]研究非常相似,個體數(shù)量變化對自然干擾有明顯響應(yīng).2016年臺風(fēng)后，寡毛綱（腐食性），等足目（枯食性）個體數(shù)量相較臺風(fēng)前有所增加，但個體數(shù)量增加緩慢，比2015年同期個體數(shù)量差距大.臺風(fēng)后，雜食性鞘翅目個體數(shù)量與2015年同期相比有所增加，雜食性螞蟻個體數(shù)量幾乎恢復(fù)到了2015年同期的水平（表1）.一方面，螞蟻?zhàn)鳛橄蠕h種群聚集，分解枯枝落葉，能增加土壤微生物數(shù)量，對恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)起到一定作用；另一方面，潮濕和悶熱的林內(nèi)環(huán)境利于地表腐殖質(zhì)的分解（2016年7月，溫度31℃，濕度74%；9月，溫度30℃，濕度95%），容易滋生土壤微生物，此時林內(nèi)雜食性大型土壤動物對環(huán)境變化響應(yīng)明顯，數(shù)量增加較快，大型土壤動物通過對腐殖質(zhì)的初步咀嚼，在微生物作用下分解為各種簡單的化合物，有利于腐食性和枯食性大型土壤動物數(shù)量的增長，因此，雜食性土壤動物在惡劣環(huán)境中的土壤食物網(wǎng)占有重要的地位.綜上所述，臺風(fēng)災(zāi)害擾亂了林內(nèi)的大型土壤動物功能類群與周圍環(huán)境之間的動態(tài)平衡，臺風(fēng)過后使螞蟻發(fā)展為優(yōu)勢類群.

3.2　大型土壤動物垂直結(jié)構(gòu)上的分布情況

臺風(fēng)帶來的暴雨會造成森林生態(tài)系統(tǒng)的地表形成徑流和泥石流[12]，從而影響大型土壤動物在垂直結(jié)構(gòu)上的分布情況，但此次臺風(fēng)干擾前后，臺風(fēng)對大型土壤動物在土壤中垂直結(jié)構(gòu)分布上的影響不顯著，這在一定程度上說明北嶺山森林生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋率較高，林下土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，這與其他研究一致[7,13].有研究表明，相較于中小型土壤動物，大型土壤動物由于生活史周期相對較長，可以作為環(huán)境變化的敏感指標(biāo)[7]，而此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)2015年土層中大型土壤動物功能類群達(dá)到顯著水平，而2016年臺風(fēng)帶來暴雨對大型土壤動物在垂直方向上的影響不顯著，說明臺風(fēng)帶來的暴雨把原有土壤水熱條件平衡打破，造成土層對大型土壤動物功能類群影響減弱.本研究結(jié)果與學(xué)者[7]研究災(zāi)害天氣對大型土壤動物群落結(jié)構(gòu)沒有影響結(jié)果類似.

利用2015年同期的監(jiān)測數(shù)據(jù)作為災(zāi)前正常水平的參照,開展了大型土壤動物調(diào)查.突發(fā)性的氣候干擾對大型土壤動物功能類群影響是明顯的，僅從數(shù)量、優(yōu)勢類群方面研究可能有一定局限性，今后還將對森林生態(tài)系統(tǒng)中大型土壤動物功能類群開展系統(tǒng)、長期的定位監(jiān)測.

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