鎢尾礦生態(tài)恢復中桉樹林地表節(jié)肢動物群落特征及影響因子研究

邢樹文，王桔紅，梁秀霞，朱慧，高錦婷，許佳敏

1. 韓山師范學院食品工程與生物科技學院，廣東 潮州 521041；2. 韓山師范學院圖書館，廣東 潮州 521041

節(jié)肢動物是陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要生物群落，其類群的組成、結構對生境植被多樣性和豐富度的變化反應強烈，可對生態(tài)系統(tǒng)的干擾產(chǎn)生快速響應（Buddle et al.，2006；Schaffers et al.，2008）。地表節(jié)肢動物主要包括螯肢亞門蛛形綱、六足亞門昆蟲綱的大部分物種及多足亞門的動物類群（尹文英等，1998），地表節(jié)肢動物數(shù)量多、組成復雜、分布廣泛，是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要功能類群（侯笑云等，2015；劉任濤等，2016）。地表節(jié)肢動物群落與生態(tài)系統(tǒng)的植被群落及土壤環(huán)境因子關系密切，在土壤污染區(qū)對植被變化的響應可能與非污染區(qū)不同。

在金屬尾礦開采過程中，礦石篩選、礦粉加工形成的粉塵污染、重金屬廢水滲漏等易造成地下水、土壤及周邊生境的污染（林文杰等，2014；Sun et al.，2018），土壤污染不但影響土壤養(yǎng)分循環(huán)和能量流動（龔霞等，2013），而且影響著土壤（節(jié)肢）動物的存活、繁殖及遷入定居（劉潔等，2017；劉繼亮等，2018），在不同的污染區(qū)，重金屬與土壤動物數(shù)量關系較復雜，物種數(shù)量、豐富度及多樣性可能因污染而減少、不變或增多。如鋅冶煉廠周邊某些污染區(qū)物種豐富度的增加是由于耐受性節(jié)肢動物類群的定居所致，其中甲蟲和一些蜘蛛成為優(yōu)勢種（Nahmani et al.，2002）；銅尾礦復墾地蟻科和鞘翅目成蟲個體數(shù)量隨Cu含量增加而增加，彈尾目和蜱螨目動物類群的個體數(shù)量隨Cu含量增加而減少（朱永恒等，2012）；Steiner（1995）、Filser et al.（2000）及施時迪等（2010）的研究進一步表明，土壤中彈尾類、螨蟲類對重金屬污染較敏感，距污染源較近的地區(qū)，個體數(shù)量較低，豐富度隨著污染的加重而降低；但也有研究發(fā)現(xiàn)在廢棄多年且污染較重的鐵礦尾礦傾倒區(qū)的彈尾類的種類與個體數(shù)量高于對照組樣地，可能與一些彈尾類對重金屬污染產(chǎn)生耐受性相關（Fountain et al.，2004）。重金屬污染導致土壤節(jié)肢物種數(shù)和個體數(shù)量呈下降趨勢，多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)隨著污染程度的增加而降低，優(yōu)勢度指數(shù)與污染程度呈正相關（Li et al.，2010；鄭琴，2016）。在生態(tài)恢復研究中，常以地表節(jié)肢動物作為指示生物以評價土壤環(huán)境質量和生態(tài)風險（黃杰靈，2012）。尾礦廢棄地在植被恢復過程中隨著土地復墾與生態(tài)重建時間的延長，恢復生態(tài)系統(tǒng)中土壤節(jié)肢動物群落的結構趨于復雜，土壤節(jié)肢動物群落的演替伴隨著生態(tài)恢復而增長（崔艷等，2007）。鈾尾礦修復進程中生境的植被覆蓋度與植物種類多樣性提高的同時，地表節(jié)肢動物群落及各亞群落的物種豐富度與個體數(shù)量明顯增加，鈾尾礦庫植被修復，能有效促進節(jié)肢動物群落及各亞群落的重建（劉雨芳等，2010）。

地表節(jié)肢動物群落結構和功能與土壤環(huán)境的關系復雜，不同的地表節(jié)肢動物類群對重金屬污染的響應不同。節(jié)肢動物群落演替與植被群落演替及生態(tài)修復直接關聯(lián)。因此，從地表節(jié)肢動物群落多樣性及其與土壤環(huán)境因子的相關性揭示地表節(jié)肢動物群落在生態(tài)恢復中的作用，為尾礦生態(tài)恢復提供依據(jù)。廣東省汕頭市轄屬的蓮花山鎢尾礦閉礦已有 20年，閉礦后，遺留下為數(shù)不少的尾礦場和廢礦堆，在暴雨沖刷下，污染物隨雨水溢出，對流經(jīng)地區(qū)的水體、果園、農田等造成重金屬污染。本研究以鎢尾礦廢棄地不同年限桉樹林及外圍桉樹林作為研究對象，對樣地地表節(jié)肢動物群落及土壤環(huán)境因子進行調查，探查重金屬污染地生態(tài)恢復過程中地表節(jié)肢動物群落結構及其多樣性變化趨勢，分析影響地表節(jié)肢動物群落的關鍵因子，探討不同種植年限的桉樹林在尾礦生態(tài)恢復進程中對土壤恢復以及地表節(jié)肢動物群落重建的作用，為鎢尾礦重金屬污染的治理和生態(tài)環(huán)境恢復提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地境概況

研究地為廣東省澄海、饒平和潮安三縣交界處的廣東蓮花山鎢尾礦地（116°48′14″，23°44′25″），年降水量為1600 mm，平均氣溫為21 ℃。該礦最初建于1956年，于1999年關閉。在幾十年的采礦過程中，留下了大片的裸露廢棄地，采礦廢棄地面積約為100 hm2，分為尾礦廢棄地、礦渣堆積區(qū)和礦石篩選區(qū)，廢棄地自然植被少，水土流失嚴重。桉樹是桃金娘科（Myrtaceae）桉屬（Eucalytus）的常綠高大喬木，生長快，適應能力強。種植桉樹對恢復礦山生態(tài)環(huán)境、提高生物多樣性具有重要的意義（肖玖金等，2011）。近年來，該尾礦通過種植檸檬桉（Eucalyptus citriodora Hook.f.）進行生態(tài)恢復。本研究以蓮花山鎢尾礦恢復區(qū)種植1 a桉樹和7 a桉樹及種植26 a的礦區(qū)外圍桉樹林作為實驗樣地，以遠離尾礦的無污染桉樹林作為對照樣地進行對比研究。樣地設置如下（圖1）。

圖1 鎢尾礦不同種植年限桉樹林樣地設置示意圖Fig. 1 Diagram of Eucalyptus forest sample setting in different planting years of tungsten tailings

樣地Ⅰ：1 a桉樹林樣地，桉樹與馬占相思（Acacia mangium）混植1 a，面積0.33 hm2，海拔221－267 m。該樣地是采礦后的裸露區(qū)域，偶見1－2株芒（Miscanthus sinensis）和烏毛蕨（Blechnum orientale），地表無凋落物層覆蓋。樣地位于尾礦的西坡。

樣地Ⅱ：7 a桉樹林樣地，種植面積0.73 hm2，海拔191－230 m。伴生植物有芒、類蘆（Neyraudia reynaudiana）和烏毛蕨等，地表植被與桉樹凋落物層稀薄，間斷伴有裸露區(qū)。位于距尾礦西北方向約0.1 km處的礦渣堆積區(qū)、尾礦上坡段近山頂?shù)奈魃狡隆?/p>

樣地Ⅲ：為種植26 a的桉樹林地，種植面積7 hm2以上，屬于未開采的礦區(qū)，位于已開采鎢尾礦區(qū)外圍。海拔202－234 m之間。林地伴生植物密度較大，物種豐富，主要有類蘆、芒萁（Dicranopterisdichotoma）、狗尾草（Setaria viridis）、烏毛蕨、牛筋草（Eleusine indica）、山烏桕（Sapium discolor）、臺灣相思（Acacia confusa）等，林地凋落物層2－3 cm。樣地設在尾礦的西面和北面。

樣地Ⅳ：對照樣地，桉樹種植27 a，距離礦區(qū)2.8 km，屬于未受礦區(qū)污染的桉樹林地，種植面積5 hm2以上。海拔212－247 m。林地伴生草本植物密集，物種豐富，主要有芒、飛機草（Eupatorium odoratum）、山烏桕、芒萁等植物，植被多樣性高，林地凋落物層3－4 cm。位于尾礦西北方向。

1.2 樣品采集與處理

2017年7月中旬、8月中旬各采樣1次。采樣點設置：本研究的4個樣地的海拔高度存在一定差異，為使4個樣地各采樣點基本保持在同一海拔高度上取樣，本研究采樣點設置的海拔高度范圍在（200±30）m，每個樣地的各個采樣點間的距離為(20±2) m。采樣方法：在Ⅰ－Ⅳ樣地中選取5個采樣點，每個采樣點設置9個50 cm×50 cm的樣方，每個樣地設置45個樣方，4個樣地共設置180個樣方。采用搜索法和捕捉法在樣方內采集大型地表節(jié)肢動物，采用10目和20目土壤篩進行分級篩選和分離，收集樣方內地表凋落物和表層土中的中小型土壤動物。每個樣方標本單獨保存在80%酒精中，根據(jù)《中國亞熱帶土壤動物》（尹文英，1992）、《中國土壤動物檢索圖鑒》（尹文英等，1998）、《昆蟲分類》（鄭樂怡等，1999）（上、下冊），在體視鏡下對地表節(jié)肢動物進行鑒定和分類統(tǒng)計，采用大分類法，分類至目，兩次采樣獲得的同一采樣點的標本合并統(tǒng)計其個體數(shù)和類群數(shù)。

1.3 土壤樣品的采集與環(huán)境因子的測定

同時，在樣地Ⅰ至樣地Ⅳ的每個樣地選取5個樣點，沿土壤垂直剖面采集0－10 cm土層土壤樣品，進行土壤理化性質和重金屬含量的測定。土壤有機質（SOM）采用重鉻酸鉀容量法測定，土壤全氮（TN）采用半微量開氏法，土壤全磷（TP）采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法，土壤速效磷（AP）采用鹽酸-氟化銨法，土壤全鉀（TK）采用NaOH熔融-火焰光度法測定，土壤含水率（SWC）采用烘干法，土壤pH值（pH）采用酸度計（pHS-3C）水浸法。土壤鉛、鉻、鎳的測定采用王水-高氯酸消煮-原子吸收光譜法，土壤砷的測定采用氫化物-原子熒光光譜法，錳、銅、鋅的測定采用HF-HNO3-HCLO4消煮-原子吸收分光光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

（1）運用SPSS 19.0軟件對土壤環(huán)境因子進行Duncan's多重比較檢驗（α=0.05），比較環(huán)境因子含量的差異顯著性。

（2）每個樣方單獨統(tǒng)計記錄，獲取 45個樣方地表節(jié)肢動物的數(shù)量和物種數(shù)；再將每個采樣點的采樣數(shù)據(jù)合并，統(tǒng)計4個桉樹林樣地地表節(jié)肢動物的個體數(shù)量（N）和類群數(shù)（S），運用SPSS 16.0的單因素方差分析（One-way ANOVA）對每個樣地地表節(jié)肢動物群落 Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）、Margalef豐富度指數(shù)（R）、Pielou均勻度指數(shù)（E）、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（C）（錢迎春等，1994；廖崇惠等，2009）進行Duncan's新復極差多重比較檢驗（α=0.05），比較地表節(jié)肢動物群落參數(shù)差異顯著性。計算公式如下：

物種優(yōu)勢度：

Shannon-Wiener指數(shù)：

Margalef物種豐富度指數(shù)：

Pielou均勻性指數(shù)：

式中，H′mas=lnS。

由表2分析可得出以下結論：①優(yōu)化傳統(tǒng)挖掘機攤鋪工藝是基于異味控制的必然選擇；②采用履帶式移動堆料機可以實現(xiàn)最小作業(yè)面和最佳堆體高度；③白天能夠實現(xiàn)負壓+藥劑噴灑同步除臭，進一步消減異味總量；④污泥作業(yè)區(qū)無人化操作是可以實現(xiàn)的。

Simpson優(yōu)勢集中性指數(shù)：

式中，Ni為每個類群的個體數(shù)；N為動物群落全部類群的總個體數(shù)；Pi為群落第 i類群個體數(shù)占總個體數(shù)比例；S為群落總類群數(shù)；H′max為最大多樣性指數(shù)。

（3）利用4個桉樹林樣地地表節(jié)肢動物群落個體數(shù)量和類群豐富度數(shù)據(jù)矩陣及土壤環(huán)境因子(土壤理化性質和土壤重金屬因子)數(shù)據(jù)矩陣，采用線性的冗余度對應分析（Redundancy analysis，RDA）定量研究不同桉樹林樣地地表節(jié)肢動物群落分布與土壤環(huán)境因子之間的關系。采用國際通用的排序軟件CANOCO 4.5（Lep et al.，2003）以偏RDA分析（partial RDA）和蒙特卡洛置換檢驗（Monte-Carlo permutation test）定量評價每個環(huán)境因子對地表節(jié)肢動物群落分布的貢獻率（每個環(huán)境因子獨立解釋量），繪制動物類群分布與解釋變量關系的 RDA二維排序圖，比較不同生境地表節(jié)肢動物綜合特征的差異。

2 結果與分析

2.1 土壤理化性質結果分析

26 a桉樹林和對照桉樹林的土壤有機質含量、全氮含量、速效磷含量、全鉀、含水率、pH值較高，1 a和7 a桉樹林的較低；1 a和7 a桉樹林全氮的含量顯著低于26 a桉樹林和對照桉樹林。1 a和7 a桉樹林的土壤有機質含量、全氮含量、含水率、速效磷含量均顯著低于26 a和對照桉樹林；不同林齡桉樹林土壤pH差異顯著，1 a和7 a桉樹林土壤pH值低，種植年限長的pH高。1 a桉樹林土壤全磷含量最低，7 a桉樹林稍高，26 a桉樹林和對照桉樹林較高；全鉀含量差異不大，7 a和桉樹林26 a桉樹林間差異顯著（表1）。

2.2 土壤重金屬含量結果分析

1 a桉樹林、7 a桉樹林樣地土壤Zn、Cu、Mn、Cd、As、Pb含量較高，尾礦外圍26 a桉樹林和對照桉樹林的較低。1 a桉樹林土壤Zn、Cu含量與7 a桉樹林樣地、26 a桉樹林、對照桉樹林的差異均達到顯著水平；1 a桉樹林、7 a桉樹林土壤Mn、Cd、As含量與26 a桉樹林、對照桉樹林的差異均達到顯著水平；4個桉樹林土壤Ni含量均無顯著差異；1 a桉樹林樣地土壤Pb含量與26 a桉樹林、對照桉樹林的差異均達到顯著水平；7 a桉樹林樣地土壤Pb含量與26 a桉樹林的差異均達到顯著水平（表2）。

表1 桉樹林樣地土壤理化性質Table 1 Soil physical and chemical properties of Eucalyptus forests

2.3 不同桉樹林地表節(jié)肢動物土壤的類群組成與多度比較

4個樣地共捕獲 17個類群地表節(jié)肢動物，共2245只。其中，1 a桉樹林捕獲地表節(jié)肢動物2個類群，共40只，占總捕獲量的1.79%，僅由蜘蛛目和膜翅目組成。7 a桉樹林捕獲地表節(jié)肢動物9個類群，共133只，占總捕獲量的5.87%；由蜘蛛目、膜翅目和半翅目組成的優(yōu)勢類群，占該樣地的70.23%；其他均為常見類群。26 a桉樹林捕獲地表節(jié)肢動物 15個類群，共 823只，占總捕獲量的36.90%；優(yōu)勢類群為蜘蛛目和膜翅目，占該樣地動物數(shù)量的54.43%；常見類群7目，占43.28%；稀有類群6目，占2.29%。對照桉樹林捕獲地表節(jié)肢動物16個類群，共1232只，占總捕獲量的55.72%；優(yōu)勢類群為蜱螨目、蜘蛛目和膜翅目，占此樣地捕獲動物的66.99%；常見類群7目，占29.57%；稀有類群7目，占3.44%。

多重比較分析表明，對照組桉樹林與1 a、7 a及 26 a桉樹林的地表節(jié)肢動物類群組成差異達到顯著水平。蜘蛛目是4個樣地的特征類群，其個體數(shù)量的差異達到顯著水平。7 a桉樹林地表節(jié)肢動物增加了蜱螨目、蜚蠊目、彈尾目、等翅目、半翅目、直翅目、螳螂目等7個類群，蜱螨目和膜翅目由少增多。1 a與7 a桉樹林地表節(jié)肢動物類群的多度差異不顯著，1 a與26 a、對照桉樹林的差異達到顯著水平。除螳螂目、鞘翅目和鱗翅目外，7 a桉樹林的動物類群多度顯著低于26 a桉樹林、對照桉樹林。由此可知，尾礦廢棄地在生態(tài)修復過程中地表節(jié)肢動物群落發(fā)生了演替，動物群落結構趨于復雜（表3）。

2.4 桉樹林地表節(jié)肢動物群落的多樣性

生態(tài)學指標方差分析表明，26 a桉樹林和對照桉樹林地表節(jié)肢動物類群數(shù)（S26=11.56，S對照=12.56）及多樣性指數(shù)（H′26=1.94、H′對照=1.95）無顯著差異，但類群數(shù)量均顯著高于1 a（S1=2.00）和7 a桉樹林（S7=6.44），多樣性指數(shù)顯著高于1 a（H′1=0.62）和7 a桉樹林（H′7=1.64）；而7 a桉樹林的類群數(shù)量和多樣性指數(shù)顯著高于1 a桉樹林。動物個體數(shù)和豐富度指數(shù)按對照桉樹林（N對照=136.11，R對照=2.35）、26 a桉樹林（N26=91.44，R26=2.34）、7 a桉樹林（N7=14.78，R7=2.03）及 1 a桉樹林（N1=4.44，R1=0.70）排列依次減少，且差異顯著。均勻度指數(shù)為1 a（E1=0.89）和7 a桉樹林（E7=0.89）顯著高于26 a（E26=0.79）和對照桉樹林（E對照=0.77）；優(yōu)勢性指數(shù)為1 a桉樹林（C1=0.56）顯著低于7 a（C7=0.83）、26 a（C26=0.82）和對照桉樹林（C對照=0.82）（圖2）。

表2 桉樹林的土壤重金屬含量Table 2 Heavy metal contents in soil of Eucalyptus forests mg·kg-1

表3 不同桉樹林地表節(jié)肢動物類群組成與多度比較Table 3 Groups composition and abundance of ground-dwelling arthropod in Eucalyptus forests

2.5 桉樹林地表節(jié)肢動物群落組成對土壤環(huán)境因子的響應

4個桉樹林地表節(jié)肢動物群落與土壤理化因子的 RDA排序結果表明，第 1軸（F=24.493，P=0.002）解釋了67.9%的地表節(jié)肢動物群落變化，所有典型軸（F=7.796，P=0.002）解釋了89.7%的地表節(jié)肢動物的群落變化，在統(tǒng)計學分析上達到顯著水平，說明排序分析能夠很好地反映4個桉樹林地表節(jié)肢動物群落分布與土壤理化因子的環(huán)境變量關系（圖3）。對環(huán)境因子逐步向前篩選變量的偏 RDA分析結果表明，速效磷（F=34.546，P=0.001）和土壤有機質（F=5.302，P=0.011）是影響桉樹林地表節(jié)肢動物群落分布的主要環(huán)境因子，兩個環(huán)境因子總共解釋了89.67%的環(huán)境變異，速效磷對地表節(jié)肢動物群落的影響最大，貢獻率達79.83%，土壤有機質的貢獻率為9.84%（表4）。土壤有機質（r=0.9505）、全氮（r=0.8242）、土壤含水量（r=0.9523）、全速效磷（r=0.9683）、和pH（r=0.8861）與第1排序軸呈顯著正相關，全磷與第1排序軸呈負相關（r=-0.3874）。從圖3的排序還可以看出，所有地表節(jié)肢動物均與排序軸1呈正相關，其中，蜘蛛目、雙尾目、直翅目、等翅目和螳螂目與排序軸1呈顯著正相關，且受土壤有機質、含水量和速效磷的影響。

表4 土壤理化性質對桉樹林地表節(jié)肢動物群落變化的貢獻率Table 4 Contribution rate of soil physicochemical properties to ground-dwelling soil arthropod community of Eucalyptus forest

4個桉樹林樣地地表節(jié)肢動物群落與土壤重金屬因子的RDA排序結果表明，排序軸1（F=13.060，P=0.001）的貢獻率為68.5%，所有典型軸（F=4.016，P=0.001）解釋了 89.7%的地表節(jié)肢動物的群落變化，在統(tǒng)計學分析上達到極顯著水平，說明排序分析能夠很好地反映4個桉樹林樣地地表節(jié)肢動物群落分布與重金屬因子的環(huán)境變量關系（圖 4）。偏RDA分析結果表明，重金屬Cu（F=30.414，P=0.001）是影響桉樹林地表節(jié)肢動物群落分布的主要環(huán)境因子，對地表節(jié)肢動物群落的影響最大，貢獻率為88.95%。Pb（r=-0.6486）、Zn（r=-0.9079）、As（r=-0.8734）、Cu（r=-0.9460）和 Cd（r=-0.6838）與第1排序軸呈顯著負相關，對桉樹林地表節(jié)肢動物群落的分布影響較大（見表5）。

圖2 不同樣地桉樹林地表節(jié)肢動物群落多樣性Fig. 2 Ground-dwelling soil arthropod community diversity of Eucalyptus forests in different sample sites

3 討論

3.1 尾礦不同恢復年限桉樹林及外圍桉樹林地表節(jié)肢動物群落結構的差異

地表節(jié)肢動物群落多樣性不僅能夠反映群落中物種的數(shù)量組成與分布狀況，更能反映土壤生境結構之間的相似性和差異性（Colwell，2013；劉繼亮等，2018）。1 a桉樹種植在廢棄礦區(qū)，無伴生植被，地表裸露，地表節(jié)肢動物是由外圍桉樹林樣地邊緣暫時遷入，但極少有物種在此區(qū)域定居，因此動物群落組成簡單，1 a桉樹林只有2個動物類群，動物個體數(shù)量最少。7 a的桉樹林生長了一些芒、類蘆、烏毛蕨、狗尾草等植物，地表存積了薄層凋落物，為地表節(jié)肢動物的生存提供了條件，地表節(jié)肢動物增加了7個類群，且個體數(shù)量增多，由優(yōu)勢類群（蜘蛛目、膜翅目和半翅目）和常見類群組成的動物群落結構趨于復雜化，提升了豐富度和多樣性指數(shù)，但與26 a桉樹林和對照桉樹林相比，其地表節(jié)肢動物類群的組成仍很簡單，這也是其均勻度指數(shù)高于26 a桉樹林和對照桉樹林，而優(yōu)勢度指數(shù)低于26 a和對照桉樹林的主要原因。鎢尾礦廢棄地植被生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞，地表裸露，無掩蔽物，同時食物鏈斷裂成為地表節(jié)肢動物群落多樣性及豐富度降低的主要原因（張淑花等，2012）。更多的研究表明，在生態(tài)恢復進程中植物群落的演替會引起土壤基質漸趨好轉，金屬污染得到緩解，豐富了地表節(jié)肢動物的食物網(wǎng)結構，改善了地表節(jié)肢動物的生存環(huán)境，適宜更多的地面地表節(jié)肢動物類群遷入和生存（Kampichler et al.，1999；Grze?，2009；Huang et al.，2011）。26 a桉樹林和對照桉樹林伴生植被較茂盛，層次復雜，土壤表面的枯枝落葉為土壤補充養(yǎng)分，也為地表節(jié)肢動物提供了棲息和捕食場所，動物類群分別增加到15個和16個，使得動物群落結構更加復雜，除了優(yōu)勢類群和常見類群，還增加了多個稀有類群，地面地表節(jié)肢動物個體數(shù)量、類群數(shù)、豐富度和多樣性指數(shù)顯著高于1 a和7 a桉樹林。隨著桉樹種植年限增加及多種自然草本植物的遷入，廢棄尾礦生態(tài)恢復進程加快，有更多數(shù)量和種類的地表節(jié)肢動物遷入定居。由此表明，植被的多樣化演替及土壤養(yǎng)分的補給、循環(huán)和發(fā)展是地表節(jié)肢動物群落多樣性提高的主要原因，也是尾礦廢棄地生態(tài)恢復的關鍵（Frouz et al.，2007；任婷，2012）。因此，在尾礦廢棄地生態(tài)恢復進程中，植被群落的演變及多樣性的提高，對土壤生態(tài)系統(tǒng)中地表節(jié)肢動物群落的重建至關重要（Courtney et al.，2010；Haimi et al.，2002；王宗英等，2000；彭東海，2016）。

表5 重金屬對桉樹林地表節(jié)肢動物群落變化的貢獻率Table 5 Contribution rate of Soil heavy metal to ground-dwelling soil arthropod community of Eucalyptus forest

圖3 鎢尾礦桉樹林地表節(jié)肢動物群落與土壤理化因子的RDA二維排序圖Fig. 3 RDA sequencing diagram of ground-dwelling soil arthropod andsoil physicochemical properties in Eucalyptus tungsten tailing forest

圖4 鎢尾礦桉樹林地表節(jié)肢動物群落與重金屬因子的RDA二維排序圖Fig. 4 RDA sequencing diagram of ground-dwelling soil arthropod community and heavy metal factors of Eucalyptus plantations in tungsten tailing

3.2 生態(tài)恢復不同年限桉樹林及外圍桉樹林地表節(jié)肢動物與環(huán)境因子的相關性

地表節(jié)肢動物群落組成與多樣性受制于植被生境條件（王金滿等，2013；黃紅英等，2017）。本研究中，恢復區(qū)桉樹林（1 a與7 a桉樹林）與外圍桉樹林（26 a與對照桉樹林）生境存在顯著差異，這種差異主要包括植被組成和多樣性、土壤重金屬因子和土壤理化因子。1 a桉樹林因生態(tài)恢復期限短，土壤基質環(huán)境惡劣，Cu與 Zn、Pb、As、Cd等重金屬因子產(chǎn)生的生物毒性造成植物不能正常生長，地表植被極其稀少，惡劣的生境導致地表節(jié)肢動物群落僅由數(shù)量較少的蜘蛛和螞蟻兩個類群組成。其可能因素有二：一是蜘蛛和螞蟻的活動空間較大，可快速從外圍生境遷入；二是這兩個動物類群對重金屬污染具有較強的耐受性（張永志等，2006；楊責凱等，2012）。7 a桉樹林生態(tài)恢復使土壤演化加快，土壤肥力有所轉好，樣地中已有芒、類蘆、烏毛蕨等一些自然生長的先鋒植物伴生，植被生態(tài)變得相對復雜，重金屬綜合污染產(chǎn)生的生物毒性減輕，更多的地表節(jié)肢動物由礦區(qū)外圍生境遷入，因此地表節(jié)肢動物群落結構較1 a桉樹林更加復雜。比較分析1 a和7 a桉樹林生境地表節(jié)肢動物群落的演替變化，在土壤重金屬污染嚴重的生境中，重金屬毒性可能對一些地表節(jié)肢動物動物群落個體數(shù)、多樣性和豐富度產(chǎn)生影響（Antunes et al.，2013；李孝剛等，2014），但更重要的原因可能是因尾礦廢棄地生態(tài)恢復時間較短，土壤理化因子尚未得到很好的恢復，植被生境較差所致。1 a和7 a桉樹林均屬于尾礦生態(tài)恢復的初期，土壤基質惡劣，土壤養(yǎng)分匱乏，因此對地表節(jié)肢動物群落影響不大，而主要受重金屬因子的影響（白義等，2011）。26 a桉樹林和對照桉樹林存在污染輕微或無污染，土壤肥力成為影響地表節(jié)肢動物群落的主要因子。本研究中，土壤速效磷之所以對地表節(jié)肢動物群落的影響最大，可能原因是該地區(qū)土壤含磷量較高。除此之外，土壤有機質、土壤全氮是僅次于土壤速效磷的重要的環(huán)境因子，對地表節(jié)肢動物群落具有較大的影響。種植年限長的7 a桉樹林土壤基質有所恢復，自然生長的草本植物趨多，生境出現(xiàn)轉好趨勢，形成了簡單的食物網(wǎng)結構（Mudrák et al.，2012；孫賢斌等，2014），因此其動物群落的豐富度、個體數(shù)量及多樣性指數(shù)隨之大幅度提升。地表節(jié)肢動物的遷入增加了有機質向礦物層的遷移，有機質在礦物層的積累導致微生物呼吸增強和生物量增加，并提高了土壤中的水分保持，更有利于尾礦廢棄地植物生態(tài)恢復（Frouz et al.，2006）。諸多研究研究表明，地表節(jié)肢動物的豐富度與其定居的生境植被的復雜程度及土壤理化指標呈正相關，這與本研究結果一致（Frouz et al.，2007；王移等，2010）。26 a桉樹林和對照桉樹林種植年限長，林地生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，速效磷、土壤有機質、全氮及含水量等土壤肥力顯著高于1 a桉樹林和7 a桉樹林，其地表節(jié)肢動物個體數(shù)、類群數(shù)、豐富度及多樣性指數(shù)顯著高于尾礦生態(tài)恢復區(qū)的1 a和7 a桉樹林。

4 結論

綜合研究結果表明，隨著尾礦廢棄地植被生態(tài)系統(tǒng)恢復的推進，地表節(jié)肢動物的物種數(shù)、個體數(shù)、豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)顯著增加。尾礦外圍的26 a桉樹林和對照桉樹林植被生境、土壤環(huán)境質量較好，地表節(jié)肢動物的物種數(shù)、個體數(shù)、豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)顯著高于7 a桉樹林與1 a桉樹林。鎢尾礦廢棄地植被生態(tài)恢復對土壤理化因子的演替具有重要作用。生態(tài)恢復年限越長，對土壤環(huán)境改良越有利，越容易促進食物網(wǎng)的形成，進而促使更多種類的地表節(jié)肢動物持續(xù)遷入，提高地表節(jié)肢動物群落多樣性，最終促進尾礦區(qū)的生態(tài)恢復。