陜西省黃河濕地春季不同土地利用方式下中小型土壤動物多樣性研究

李維娜 胡慶玲 郝轉(zhuǎn)

摘要：2019年4月在陜西省黃河濕地區(qū)域選取3塊不同土地利用方式下的土壤并進(jìn)行采樣，對中小型土壤動物多樣性進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，共獲得中小型土壤動物51頭，隸屬于1門2綱9目，全部歸屬于節(jié)肢動物門，其中昆蟲綱為優(yōu)勢類群，占總捕獲動物數(shù)的60.8%，蛛形綱占總捕獲動物數(shù)的39.2%。3種不同土地利用方式下的中小型土壤動物多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)均具有明顯差異，其中渭河流域河灘濕地的多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)均高于其他2種濕地類型，鹵陽湖鹽堿濕地的多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)較低，原因可能與鹵陽湖鹽堿濕地的鹽堿化及土壤的其他理化性質(zhì)有關(guān)。

關(guān)鍵詞：土地利用方式;中小型土壤動物;多樣性;陜西省黃河濕地

Abstract： In April 2019， three soils samples of different land use patterns were selected and sampled in the Yellow river wetland of Shaanxi province to study the diversity of small and medium-sized soil animals with different land use patterns. The results showed that a total of 51 small and medium-sized soil animals were obtained， belonging to 1 phylum， 2 classes and 9 orders respectively. All the soil animals belonged to Arthropod， among which， Insecta was the dominant group， accounting for 60.8% of the total captured animals， Arachnids accounted for 39.2% of the total captured animals. The diversity index and uniformity index of the small and medium-sized soil animal under three different ways of land use showed obvious difference. The diversity index and uniformity index of riverine wetland in Wei river basin were higher than those of the other two wetland types， and the diversity index and uniformity index of saline-alkali wetland in Luyang lake were the lowest. The reason may be related to the salinization of saline-alkali wetland in Luyang lake and other physicochemical properties of soil quality related.

Key words： patterns of land use; small and medium-sized soil animal; diversity; Yellow river wetland of Shaanxi province

濕地生態(tài)系統(tǒng)是一種界于陸地生態(tài)系統(tǒng)與水域生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡生態(tài)系統(tǒng)，具備水域與陸地生態(tài)系統(tǒng)的雙重性質(zhì)[1]。土壤動物是指終生或者某一發(fā)育階段在土壤中度過的且對土壤具有一定影響的動物類群[2]。它們的數(shù)量及類群十分龐雜，主要包括節(jié)肢動物、軟體動物等，根據(jù)其個體特征及棲息環(huán)境又可分為若干類型。土壤動物與土壤微生物和植物根系共同組成地下生物群落結(jié)構(gòu)[3]，是濕地生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成之一，具有非常重要的作用，如分解動植物殘體進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)、對土壤進(jìn)行疏松、維護(hù)土壤生態(tài)系統(tǒng)的理化性質(zhì)及生物種群的繁衍、反映土壤的污染情況等[4]。研究表明，土壤動物對土壤肥力的保持以及土壤生產(chǎn)力的提高具有十分重要的作用，并且作為指示生物的一種，對土壤的質(zhì)量評價極其重要[5，6]。

中國從20世紀(jì)70年代末才開始進(jìn)行土壤動物生態(tài)學(xué)研究[7]。多數(shù)學(xué)者一般采用大型土壤動物進(jìn)行濕地區(qū)域土壤污染的檢測[8]和濕地區(qū)域不同土地利用方式下土壤動物的多樣性研究[9，10]。目前，各地區(qū)對不同土地利用方式下的土壤動物研究依然以大型土壤動物的研究為主，對中小型土壤動物的研究較少。林蘭穩(wěn)等[11]對廣州市東郊4種不同利用類型的土地（水稻田、蔬菜地、果園旱地、林地）土壤動物多樣性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明土地的利用方式對土壤動物多樣性影響明顯，并且在不同的土地利用方式下，土壤動物的豐富度隨著土層深度的增加而不斷減少。王金鳳等[12]通過使用樣方法及干濕漏斗法對上海市不同土地利用類型的中小型土壤動物進(jìn)行了采樣、分析及多樣性和均勻度指數(shù)的計算，認(rèn)為中小型土壤動物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性易受到不同土地利用方式的影響。朱永恒等[13]通過對長江中下游地區(qū)不同利用方式的農(nóng)田內(nèi)中小型土壤動物多樣性指數(shù)的計算和分析，認(rèn)為中小型土壤動物群落結(jié)構(gòu)與多樣性易受到農(nóng)田土地利用方式及利用措施的影響。吳玉紅等[14]對四川省紫色土丘陵區(qū)4種不同土地利用方式的中型土壤動物多樣性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明中型土壤動物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性指數(shù)明顯受到了土地利用方式的影響。王海霞等[15]對松嫩草原區(qū)農(nóng)牧復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)的農(nóng)田、草地和林地3種不同的土地利用方式的土壤進(jìn)行取樣，研究了中小型土壤動物的群落特征，認(rèn)為中小型土壤動物的群落結(jié)構(gòu)及分布易受到土地利用方式和人為活動因素的影響。肖紅梅等[16]在內(nèi)蒙古自治區(qū)中部農(nóng)牧交錯區(qū)選取了4種不同土地利用方式的土壤進(jìn)行取樣，分析了中小型土壤動物的群落結(jié)構(gòu)特征及影響因素，結(jié)果表明中小型土壤動物的分布及群落結(jié)構(gòu)易受到土地不同利用方式的影響，并且隨著土層深度的增加，具有明顯的分層現(xiàn)象。

目前，關(guān)于濕地不同土地利用方式下土壤動物多樣性的研究較少。本研究以陜西省黃河濕地為研究區(qū)，探討不同土地利用方式及環(huán)境因素對中小型土壤動物群落的的影響，以期為濕地的利用與保護(hù)及中小型土壤動物多樣性保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

陜西省黃河濕地（110°10′—110°36′E，34°36′—35°40′N）位于關(guān)中平原東部，北起龍門，南到潼關(guān)，是中國最大的內(nèi)陸河流濕地之一，同時也是中國黃河中游地區(qū)面積最大的濕地之一。其面積為43 508.6 hm2，南北長為132.5 km，包含有渭河、涇河及洛河等流域濕地。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置 4月中旬選取天氣晴朗且氣溫適宜的一天采集樣本，在陜西省黃河濕地中不同土地利用方式選取3種不同類型的樣地進(jìn)行土壤取樣。3塊樣地分別為渭南市蒲城縣鹵陽湖鹽堿濕地、臨渭區(qū)渭河流域河灘濕地以及臨渭區(qū)渭河流域開墾農(nóng)田濕地。每次隨機(jī)選取3個樣點，利用環(huán)刀進(jìn)行取樣，并且按照0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm等距3層進(jìn)行取樣，將所采集土壤樣本帶回實驗室用干漏斗分離中小型土壤動物。隨后依據(jù)《中國土壤動物檢索圖鑒》[17]對分離出來的中小型土壤動物進(jìn)行分離與鑒定。

1.2.2 環(huán)境參數(shù) ①土壤含水量。采用干燥法進(jìn)行測定。②土壤pH。用天平稱取5 g風(fēng)干土樣，放入試管中，加入15 mL去離子水，試管口加塞后充分進(jìn)行振蕩，放置澄清后用pH試紙進(jìn)行測定與比對，并記錄數(shù)據(jù)[6]。③土壤溫度。采用地溫計進(jìn)行測定。測定時將3支不同長度（5、10、15 cm）的地溫計插入土壤中，間隔30～40 min后拔出，讀取并記錄顯示的溫度數(shù)字。具體監(jiān)測結(jié)果見表1。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理及分析方法

1）多樣性指數(shù)的計算。

式中，H為Shannon-Weiner多樣性指數(shù);Pi=? ?ni/N，ni為第i類群的個體數(shù)，N為群落中所有類群的個體總數(shù);S為類群數(shù)。

2）均勻度指數(shù)及群落相似性指數(shù)的計算。

式中，E為Pielou均勻度指數(shù)，Hmax為H的最大值。

3）利用以上數(shù)據(jù)對陜西省黃河濕地3種不同土地利用方式下中小型土壤動物物種多樣性及其影響因素進(jìn)行系統(tǒng)分析。

式中，q為Jaccard指數(shù)，表示群落相似性;a為所分離出的群落A類群數(shù);b為所分離出的群落B類群數(shù);而c為所分離出的群落A和B共有類群數(shù)。0

2 結(jié)果與分析

2.1 陜西省黃河濕地不同土地利用方式下土壤動物數(shù)量及種類組成

通過采樣及鑒定整理，陜西省黃河濕地不同土地利用方式下中小型土壤動物的類群組成見表2。由表2可知，3塊樣地共獲得中小型土壤動物51頭，均屬節(jié)肢動物門，分屬于2綱9目，昆蟲綱與蛛形綱為優(yōu)勢類群。其中，蛛形綱占所分離出的中小型土壤動物總數(shù)的39.2%，且全部歸屬于蜱螨目和盲蛛目，蜱螨目數(shù)量較多，占蛛形綱總數(shù)的75.0%;昆蟲綱門類較多，但多屬于常見類群，占所分離出的中小型土壤動物總數(shù)的60.8%，主要有半翅目、雙翅目、彈尾目、雙尾目、原尾目、鞘翅目與膜翅目，其中彈尾目數(shù)量最多，占昆蟲綱總數(shù)的48.4%，鞘翅目數(shù)量最少，占昆蟲綱總數(shù)的3.2%，其他動物類群數(shù)量為2～5頭。3種不同土地利用方式下中小型土壤動物類群數(shù)量差異較為明顯，表現(xiàn)為開墾農(nóng)田濕地（22頭）>鹽堿濕地（18頭）>河灘濕地（11頭）。

2.2 陜西省黃河濕地不同土地利用方式下中小型土壤動物的垂直分布

陜西省黃河濕地不同土地利用方式下的中小型土壤動物的垂直分布特點及特征見表3。由表3可知，3種土地利用方式下的中小型土壤動物總數(shù)隨著土壤深度的增加而減少。在3種不同土地利用方式下，0～5 cm土層中小型土壤動物個體總數(shù)最多，占所分離出來的土壤動物個體總數(shù)的52.9%，蜱螨目與彈尾目為優(yōu)勢類群;5～10 cm土層中小型土壤動物在不同土地利用方式下分布較為均勻，但隨著取樣深度的增加數(shù)量有所減少，占所分離出的土壤動物個體總數(shù)的25.5%，該土層各動物的種類組成較為相似并且種類較少，優(yōu)勢類群無法區(qū)分;10～15 cm土層中小型土壤動物分布較少，占分離出的土壤動物個體總數(shù)的21.6%。

通過比較3種不同土地利用方式下的中小型土壤動物數(shù)量隨土層溫度的變化，發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，溫度越高，土壤動物的數(shù)量越多。

2.3 陜西省黃河濕地不同土地利用方式下中小型土壤動物的群落特征

2.3.1 群落物種的多樣性與均勻度指數(shù) 由表4可知，陜西省黃河濕地3種不同土地利用方式下的中小型土壤動物的群落物種多樣性指數(shù)分布在1.373～1.649，均勻度指數(shù)分布在0.852～0.921，二者均表現(xiàn)為渭河河灘濕地>鹵陽湖鹽堿濕地>渭河開墾農(nóng)田濕地，表明不同土地利用方式下中小型土壤動物種類分布不均。

2.3.2 群落的相似性指數(shù) 由表5可知，開墾農(nóng)田濕地與河灘濕地土壤動物群落比較相似，相似性指數(shù)為0.571;開墾農(nóng)田濕地與鹽堿濕地土壤動物群落較為不相似，相似性指數(shù)為0.375;鹽堿濕地與河灘濕地土壤動物群落極不相似，相似性指數(shù)為0.232。

3 小結(jié)與討論

根據(jù)測定的環(huán)境參數(shù)可知，河灘濕地的土壤含水量最高，開墾農(nóng)田濕地的土壤含水量最少。原因可能是由于河灘濕地接近渭河河流，水分不斷的滲透入周圍土壤之中，導(dǎo)致河灘濕地的含水量高于其他2塊樣地。開墾農(nóng)田濕地中，由于人類活動及農(nóng)田灌溉時間的不同，導(dǎo)致了開墾農(nóng)田濕地含水量最低。通過對3塊樣地pH的比對得出，由于鹵陽湖鹽堿濕地的鹽堿化程度過高，使得pH高于渭河流域開墾農(nóng)田濕地與河灘濕地。相反，河灘濕地與開墾農(nóng)田濕地的pH較為接近，原因可能是兩者都處于渭河流域附近，環(huán)境參數(shù)大致相同。

通過比較陜西省黃河濕地3種不同土地利用方式下中小型土壤動物的物種數(shù)量變化及其垂直變化，表明3個采樣點以及采樣點各土層的土壤動物數(shù)量均不相同。隨著采樣深度的不斷增加，各土層的中小型土壤動物總數(shù)及類群在不斷減少，且溫度越低，土壤動物的數(shù)量越少。原因可能是在適當(dāng)溫度范圍內(nèi)，溫度越高，則越有利于土壤動物的繁殖與發(fā)育，最終使土壤物種數(shù)量得到增長。

3種不同土地利用方式下的濕地中，多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)都表現(xiàn)為渭河流域河灘濕地>鹵陽湖鹽堿濕地>渭河流域開墾濕地。渭南流域河灘濕地的中小型土壤動物群落的物種數(shù)量最少，但多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)要高于另外2種土地利用類型。

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