廣州白云山大中型土壤動物群落結(jié)構(gòu)與多樣性*

喬煜 熊詠梅 吳巧花

（廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院/廣東廣州城市生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，廣東 廣州 510405）

城市化進(jìn)程中，在強(qiáng)烈的人為因素干擾下土壤性質(zhì)發(fā)生變化[1]，土壤堿化、富營養(yǎng)化、重金屬污染化嚴(yán)重[2～3]，同時直接或間接地影響植物、土壤動物等生物多樣性[4～5]。土壤動物是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在城市生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動中具有重要地位。土壤動物能夠?qū)Τ鞘谢鶐淼沫h(huán)境污染或變化做出較為靈敏的反應(yīng)，因此，城市化對土壤動物群落的影響已成為生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[6～7]。白云山位于廣州城區(qū)東北部，被譽(yù)為廣州市的“綠肺”，是市民游憩、休閑和度假的重要場所，在廣州城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)中擔(dān)負(fù)著極重要的功能。目前，白云山已處于城市四面包圍之中，是研究城市化與土壤動物相互響應(yīng)的理想場所，關(guān)于白云山綠地土壤動物多樣性的研究卻鮮有報道[8]，尚未見對白云山綠地大中型土壤動物的相關(guān)研究。本文基于對白云山綠地土壤動物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)查，研究其多樣性和垂直分布的狀況，為后續(xù)研究城市化對白云山綠地土壤動物的影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以期進(jìn)一步研究土壤動物對城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的反饋機(jī)制。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

白云山是廣州市城區(qū)東北部最大的一塊城市綠地，屬南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，溫暖濕潤，并具有比較明顯的干濕季。年平均氣溫為21.4℃～21.8℃，日均氣溫在0℃以上；年降水量1 689.3～1 876.5 mm，雨季(4—9月)降水量占到全年的85%以上；年均濕度為79%。白云山原生植被為南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林，經(jīng)過多次破壞和人工林改造，現(xiàn)在的植被為人工植被和天然次生植被的混合體。白云山地帶性土壤為赤紅壤，呈強(qiáng)酸性[9]。

1.2 取樣和鑒定

于 2017 年 8 月（雨季）和2018年 1 月（旱季），選取白云山11塊固定樣地取樣，樣地面積為400 m2。每個樣地內(nèi)按對角線法選取 5 個點(diǎn)，每個點(diǎn)用邊長 15 cm×15 cm 正方形線框收集地表凋落物層取一個混合樣，記作 F0 層（凋落層）；每個點(diǎn)周邊用直徑 6 cm 的采土器分 F1 層（0～10 cm）、F2 層（10～30 cm）、F3 層（30～50 cm）3 層取樣，每個分層各獲得3個土樣。采集的樣本立即帶回實(shí)驗(yàn)室，用干漏斗法對大中型土壤動物進(jìn)行分離。所得標(biāo)本用 75%的酒精保存，進(jìn)行分類鑒定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計。參照尹文英《中國土壤動物檢索圖鑒》在體式顯微鏡下進(jìn)行分類鑒定及統(tǒng)計[10]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對照尹文英所著的《中國土壤動物檢索圖鑒》一書對收集到的土壤動物進(jìn)行分類鑒定和個體數(shù)量統(tǒng)計。根據(jù)所捕獲的土壤動物的個體數(shù)占總捕獲量的百分比進(jìn)行劃分，個體數(shù)占總捕獲量10.00%以上者為優(yōu)勢類群（+++）；個體數(shù)占總捕獲量1.00%～10.00%為常見類群（++）；個體數(shù)占總捕獲量1.00%以下為稀有類群（+），收集不到者記為無（-）[10]。

以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）和Margalef豐富度指數(shù)（D）表示土壤動物群落相對多樣性，計算公式：

i體數(shù)，N為總個體數(shù)，S為種數(shù)[10]。測定數(shù)據(jù)用STATISTICA 10.0統(tǒng)計軟件處理，數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤動物群落組成

調(diào)查共獲得白云山綠地大中型土壤動物13 804頭，隸屬4綱25目（表1）。其中，雨季獲得大中型土壤動物9 630頭，隸屬于3門12綱29目或亞綱，優(yōu)勢類群為彈尾綱和真螨目，總計占個體數(shù)77.66%；常見類群為寄螨目、纓翅目、鞘翅目和膜翅目，總計占個體數(shù)15.13%；稀有類群包括腹足綱、綜合綱、寡毛綱、蠋線綱、等等，總計占個體數(shù)7.22%。旱季獲得大中型土壤動物4 174頭，隸屬于1門8綱20目或亞綱，優(yōu)勢類群為彈尾綱和真螨目，總計占個體數(shù)86.18%；常見類群為寄螨目、纓翅目和膜翅目，總計占個體數(shù)10.83%；稀有類群包括綜合綱、蜘蛛目、偽蝎目等，總計占個體數(shù)2.99%。可見，旱雨季的土壤動物優(yōu)勢類群和常見類群幾乎相同，其中旱季優(yōu)勢類群的優(yōu)勢度更高，但數(shù)量差異大，雨季個體數(shù)量是旱季的兩倍以上。

2.2 土壤動物垂直分布

垂直分布在白云山綠地F0層（凋落層）、F1層（0～10 cm）、F2層（10～30 cm）和F3層（30～50 cm）的大中型土壤動物隨著土層深度的增加而急劇減少（圖1），表明白云山綠地絕大多數(shù)大中型土壤動物都在凋落層生存。旱季和雨季的土壤動物均呈現(xiàn)表聚性，其中旱季和雨季F0層土壤動物個體數(shù)差異最大，旱季為3 329頭，雨季為8 814頭；F1層、F2層和F3層的土壤動物個體數(shù)差異不明顯；旱季和雨季F3層的土壤動物均數(shù)量少，分別為59頭和72頭。

表1 白云山綠地旱雨季土壤動物群落組成

圖1 白云山綠地旱雨季土壤動物垂直分布

2.3 土壤動物多樣性

對旱雨季白云山綠地大中型土壤動物多樣性特征進(jìn)行了調(diào)查。白云山綠地旱季土壤動物類群數(shù)（S）平均值為44±9，雨季則為58±9（圖2）；旱季土壤動物個體數(shù)（N）平均值為431±196，雨季則為962±542（圖3）；旱季土壤動物Shannon－Wiener多樣性指數(shù)（H）平均值為2.74±0.38，雨季則為2.88±0.50（圖4）；旱季土壤動物Pielou均勻度指數(shù)（E）平均值為0.73±0.09，雨季則為0.71±0.12（圖5）；旱季土壤動物Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（C）平均值為0.14±0.08，雨季則為0.14±0.13（圖6）；旱季土壤動物Margalef豐富度指數(shù)（D）平均值為7.10±1.39，雨季則為8.50±1.13（圖7）。對比白云山綠地大中型土壤動物多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)以及優(yōu)勢度指數(shù)平均值，雨季的個體數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于旱季，雨季的類群數(shù)和豐富度指數(shù)高于旱季，其他指數(shù)差別不大，說明白云山綠地大中型土壤動物的絕大部分更適應(yīng)雨季，但優(yōu)勢類群對旱雨季變化的響應(yīng)不明顯。

圖2 白云山綠地旱雨季土壤動物類群數(shù)(S)

圖3 白云山綠地旱雨季土壤動物個體數(shù)(N)

圖4 白云山綠地旱雨季土壤動物Shannon-Weiner多樣性指數(shù)(H)

圖5 白云山綠地旱雨季土壤動物Pielou均勻度指數(shù)(E)

圖6 白云山綠地旱雨季土壤動物Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(C)

圖7 白云山綠地旱雨季土壤動物Margalef豐富度指數(shù)（D）

3 小結(jié)

白云山以中低山和丘陵地貌為主要地理特征，植被常綠，大部分綠地為復(fù)層結(jié)構(gòu)，形成較適宜水熱條件，土壤動物較為豐富，調(diào)查共獲得大中型動物13 804頭，隸屬4綱25目。其中絕大部分大中型土壤動物更適應(yīng)雨季，雨季的個體數(shù)、類群數(shù)和豐富度指數(shù)高于旱季，但占總個體數(shù)比例達(dá)77.66%的優(yōu)勢類群對旱雨季無明顯響應(yīng)?？梢姡芯克疅釛l件對白云山綠地中大型土壤動物的影響，可重點(diǎn)分析除優(yōu)勢類群外的其他類群。同時大中型土壤動物的表聚性明顯，凋落層和F1層（0～10 cm）個體密度大，F(xiàn)2層（10～30 cm）和F3層（30～50 cm）的土壤動物急劇減少到不足百頭，這與土壤的理化性質(zhì)也有一定關(guān)系，后續(xù)將研究白云山綠地中大型土壤動物與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系。

注：文中圖片為作者自繪。