牡丹種植密度對(duì)土壤動(dòng)物群落特征的影響

楊禮通 楊麗 張文靜 雷應(yīng)雪 張萍 蔡曉林

楊禮通，楊 麗，張文靜，等.牡丹種植密度對(duì)土壤動(dòng)物群落特征的影響[J].南方農(nóng)業(yè)，2023，17（18）：-45.

摘 要 為了實(shí)現(xiàn)牡丹栽培與土壤生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)之間的平衡，在四川省彭州市天彭牡丹保育中心研究了5個(gè)牡丹種植密度下土壤動(dòng)物的群落特征。結(jié)果表明：隨著牡丹種植密度的增加，土壤動(dòng)物密度和類(lèi)群數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)；同一種植密度下，土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)和密度隨著土層的加深而減少；隨著牡丹種植密度的增加，土壤動(dòng)物群落密度-類(lèi)群指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)總體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，而土壤優(yōu)勢(shì)度指數(shù)則呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 牡丹；種植密度；土壤動(dòng)物群落；四川省彭州市

中圖分類(lèi)號(hào)：S714.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.18.014

隨著園林花卉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，牡丹等觀賞植物的栽培規(guī)模不斷擴(kuò)大，其對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響也引起了人們的關(guān)注。種植密度作為重要的栽培管理因素，可能會(huì)通過(guò)影響土壤中的微生物和動(dòng)植物群落，影響土壤的健康和生態(tài)功能[1]。土壤動(dòng)物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色，參與了生態(tài)平衡的維持，并在食物鏈中居于關(guān)鍵位置，與土壤中的微生物相互作用，促進(jìn)了微生物的活動(dòng)[2-3]。本文研究不同牡丹種植密度下土壤中的動(dòng)物多樣性、群落結(jié)構(gòu)和功能，旨在實(shí)現(xiàn)牡丹栽培與土壤生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)之間的平衡，為園林花卉生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)健康提供支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省彭州市天彭牡丹保育中心，屬于四川盆地亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，氣候溫潤(rùn)，季節(jié)性明顯，海拔1 100 m，年均氣溫15.9 ℃，溫度最高月（7月）平均氣溫25.1 ℃，溫度最低月（1月）平均氣溫5.3 ℃；無(wú)霜期長(zhǎng)，雨量充沛，年均降水量為867 mm，降水季節(jié)分配不均，集中于7—9月；雨熱同期，日照偏少，年日照時(shí)間為1 131.0 h。

1.2 試驗(yàn)方法

2021年6月，在基地選取5個(gè)種植密度分別為D1（40 cm×60 cm）、D2（50 cm×70 cm）、D3（60 cm×80 cm）、D4（70 cm×90 cm）、D5（80 cm×100 cm）的樣地，各樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置3個(gè)面積為50 cm×50 cm的樣方。采用手撿法收集大型土壤動(dòng)物，采用環(huán)刀自上而下依次采集土樣，采用Tullgren干漏斗法進(jìn)行分離，并在解剖鏡下進(jìn)行檢計(jì)數(shù)和分類(lèi)，土壤動(dòng)物的分類(lèi)參照《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[4]。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、密度-類(lèi)群指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)對(duì)土壤動(dòng)物群落多樣性特征進(jìn)行分析[5]。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H'的計(jì)算公式為

式中：ni為第i個(gè)類(lèi)群的個(gè)體數(shù)；N為所有類(lèi)群的個(gè)體數(shù)。

Pielou均勻度指數(shù)J的計(jì)算公式為

式中：s為類(lèi)群數(shù)。

Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)C的計(jì)算公式為

密度-類(lèi)群指數(shù)DG的計(jì)算公式為

式中：nimax為各群落中第i類(lèi)群的最大個(gè)體數(shù)；g為群落中的類(lèi)群數(shù)；G為各群落所包含的總類(lèi)群數(shù)；Di即在D個(gè)群落中第i個(gè)類(lèi)群出現(xiàn)的概率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的處理和分析采用Excel 2013及SPSS 25.0完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤動(dòng)物群落組成

如表1所示，本次共采集到各類(lèi)土壤動(dòng)物33個(gè)類(lèi)群，土壤動(dòng)物平均密度為14 188.329 個(gè)·m-2，以矮蒲螨科和搖蚊科為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群（多度+++），常見(jiàn)類(lèi)群有帶絲蚓科等15個(gè)類(lèi)群（多度++），正蚓科等16個(gè)類(lèi)群為稀有類(lèi)群（多度+）。土壤動(dòng)物各類(lèi)群等級(jí)劃分：個(gè)體密度大于捕獲總量密度10.0%及以上的為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群（+++），占1.0 %～10.0 %的類(lèi)群為常見(jiàn)類(lèi)群（++），不足1.0 %的類(lèi)群為稀有類(lèi)群（+）。

2.2 土壤動(dòng)物群落變化特征

2.2.1 水平變化

從表2可以看出，隨著牡丹種植密度的增加，土壤動(dòng)物密度呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其中樣地D1土壤動(dòng)物密度顯著低于其他4個(gè)種植密度（p＜0.05），樣地D5土壤動(dòng)物密度顯著高于D2、D3和D4（p＜0.05）。不同牡丹種植密度下，土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)在D1、D2、D3、D4樣地中呈現(xiàn)較穩(wěn)定的狀態(tài)，各樣地間土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)差異不顯著（p＞0.05），但隨著種植密度的進(jìn)一步增加，土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)在D5樣地中呈現(xiàn)較大幅度的增長(zhǎng)。

2.2.2 垂直變化

從圖1和圖2可以看出，不同牡丹種植密度條件下，土壤動(dòng)物密度總體上隨著土層的加深而減少；從不同種植密度方面分析，各土層土壤動(dòng)物密度總體上隨著牡丹種植密度的增加而增加，其中，D5樣地0～5 cm土層動(dòng)物密度顯著高于其他樣地（p＜0.05）。土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)的變化規(guī)律與土壤動(dòng)物密度總體上一致，即同一密度下，土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)隨著土層的加深而減少，同一土層不同種植密度土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)隨種植密度的增加而上升。

2.3 土壤動(dòng)物群落多樣性特征

采用密度-類(lèi)群指數(shù)、多樣性指數(shù)H'、均勻性指數(shù)J和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)C對(duì)不同牡丹種植密度下的多樣性特征進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表2。可以看出，隨著牡丹種植密度的增加，土壤動(dòng)物群落密度-類(lèi)群指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)總體上呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，而土壤優(yōu)勢(shì)度指數(shù)則呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì)。表明牡丹種植密度的增加，促進(jìn)了土壤動(dòng)物各類(lèi)群的平衡發(fā)展，低密度種植更容易造成小部分土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)量占比升高，從而導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)度指數(shù)增加。

3 結(jié)論與討論

不同牡丹種植密度對(duì)土壤動(dòng)物群落密度、類(lèi)群數(shù)及多樣性指數(shù)產(chǎn)生了一定影響，這種影響可能主要來(lái)自不同種植密度下土壤環(huán)境條件的改變。牡丹根系密度和植被覆蓋度可能對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生重要影響，牡丹根系密度較高，也可能會(huì)改變土壤的質(zhì)地，有助于水分保持，為土壤動(dòng)物提供更多的食物來(lái)源和舒適的棲息地，吸引不同種類(lèi)的土壤動(dòng)物，從而改變土壤動(dòng)物的生態(tài)位分配。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王曉靜，馬慧麗，郭麗麗，等.種植密度對(duì)油用牡丹‘鳳丹’形態(tài)性狀和產(chǎn)量的影響[J].北方園藝，2018（3）：101-108.

[2] 林英華，張夫道，楊學(xué)云，等.農(nóng)田土壤動(dòng)物與土壤理化性質(zhì)關(guān)系的研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（6）：871-877.

[3] 崔麗巍，劉世榮，劉興良，等.米亞羅林區(qū)不同森林恢復(fù)方式下中小型土壤動(dòng)物多樣性[J].生態(tài)學(xué)雜志，2011，30（6）：1153-1162.

[4] 黃玉梅.土壤動(dòng)物群落多樣性研究進(jìn)展[J].西部林業(yè)科學(xué)，2004（3）：63-68.

[5] 朱永恒，趙春雨，王宗英，等.我國(guó)土壤動(dòng)物群落生態(tài)學(xué)研究綜述[J].生態(tài)學(xué)雜志，2005（12）：1477-1481.

（責(zé)任編輯：劉寧寧）