烏魯木齊市水磨溝公園土壤動物群落多樣性研究

余曙光 余 亮 艾尼瓦爾·吐米爾

摘要：為了研究水磨溝公園土壤動物群落結構，于2006年4月15日至9月21日在水磨溝公園不同高度選擇3個取樣區，每個取樣區設立兩個不同的取樣點，采集了0～5、5～10、10～15cm3個不同層次的大中型土壤動物·共獲得土壤動物1153個，分別屬于3門8綱18目，其中鞘翅目、中腹足目、小引類為優勢類群，占全捕量的61％，蜘蛛目、偽蝎目、半翅目為稀有類群，僅占總捕獲量的2.34％，其余為常見類群，分析表明，在不同高度土壤動物群落物種組成和多樣性之間有明顯的區別；山頂土壤動物個體數量和群落物種多樣性指數明顯的高于山地土壤動物個體數量和群落物種多樣性指數，同時隨著土壤深度的增加土壤動物物種數量逐步減少，表現出明顯的垂直分布特征。

關鍵詞：土壤動物；物種多樣性；烏魯木齊；水磨溝公園

中圖分類號：Q958.1；S154.1

文獻標識碼：A

文章編號：1007-7847(2007)02-0116-07

土壤動物是陸地生態系統中重要的生物組成成分之一，其數量大、種類多，與土壤微生物和植物根系等構成了地下生物群落，其活動對土壤的物質循環和能量轉化有著重要的作用，土壤動物在土壤生態系中的各種生物類群或群落組成的差異，能夠反映環境的細微變化，如土壤的溫度、濕度、團粒結構、透氣性、隙數量和含水量等物理性變化，以及pH值、碳、氮、鈉、鈣和錳等含量。

土壤動物作為土壤生態系統中的分解者，在土壤生態系統中起著很重要的作用，它們同環境因子間存在相對穩定、密不可分的關系，土壤中的一些化學物質(如重金屬、農藥、除草劑等)的積累與殘留對土壤動物的生活影響很大，可以說使土壤動物的正常代謝受到抑制，阻礙甚至停止而死亡，土壤動物作為標志土壤質量的敏感指標，反映了土壤環境的污染狀況，通過研究土壤動物群落生態學特征與土壤污染之間的關系，可為土壤污染監測土壤質量評價和治理提供重要的生物指標。

近年來國內外學者已從生理學、生態學、分子生物學等方面研究了土壤動物與土壤生境的密切關系，內容涉及土壤動物與微生物相互作用對土壤理化性質的作用，生境狀況、環境壓力、食物資源等對土壤動物耐受力的影響，土壤動物作為指示生物在土壤質量評價體系中的重要作用等，使土壤動物的研究提升到了新的高度，隨著城市化速度的加快、人口數量的增長、環境污染的加重，城市環境污染，特別是城市土壤污染問題日益引起研究者的重視，同時城市土壤動物群落的研究的日趨深入，土壤動物在生態系統中的作用也愈顯重要。

國內有關城市土壤動物群落方面已有不少的報道，但有關烏魯木齊市土壤動物群落結構的研究尚未見報道，我們為了查明水磨溝公園土壤動物群落物種組成及土壤動物數量的月間變化，在烏魯木齊水磨溝公園選擇3個不同高度的樣地對土壤動物群落進行了初步的調查，目的在于查明公園土壤動物的種類、數量、生態分布及多樣性等，這對于全面認識公園人工生態系統的生物多樣性、維持其生態平衡、評價公園土壤質量、保護和管理等方面具有一定的實用價值，同時也能為進一步開展新疆城市土壤動物學方面的研究提供基礎資料。

1水磨溝公園自然環境狀況

水磨溝公園位于東天山博格達峰西北部的山前黃土丘地帶，烏魯木齊市東北部，它位于天山區，與沙衣巴克區、新市區和東天山區之間，距市3.5km，南北長約19km，東西長13km，總面積121.7km²，地形以丘陵溝谷壤嵌為主，東經87°39′26″，北緯43°49′35″，海拔1278m，最熱的7、8月平均氣溫為25.7℃，最冷的是1月份，平均氣溫-為五-15.2℃。

2研究方法

2.1取樣點的選擇和取樣方法

根據水磨溝公園地形特點及人群居住稀薄情況采用定位取樣的研究方法，共設立了3個取樣區，A區(游客量較少的區域：山頂)，B區(游客量適中區域：山腰)，C區(游客量較多的區域：山底)，每一個取樣區又設立了兩個具有代表性的取樣點A(A₁，A₂)，B(B₁，B₂)，C(C₁，C₂)，每一個土樣點采用方框法取樣(取樣面積為50cm×50cm)，分3個土層：1(0～5 cm)，2(5～10 cm)，3(10～15cm)共取18個樣品，將所取得土樣裝進貼有標簽的塑料袋里帶回試驗室，用手揀法獲取大型土壤動物(肉眼可見)并放入裝有70％酒精的廣口瓶內殺死并固定，然后在解剖顯微鏡下進行分類鑒定和統計分析，采用Tullergen(干漏斗法)對中小型土壤動物進行分離。

2.2環境參數的測定方法

新鮮土壤水分的測定：將盛有新鮮土壤的鋁盒在分析天平稱重，揭開盒蓋，放在盒底下，置于已預熱至110℃的恒溫箱中，烘烤12h，取出，蓋好，在干燥器中冷卻至室溫，立即稱重，根據以下公式計算土壤濕度：含水率=(濕土樣質量一干土樣質量)／濕土樣質量×100％。

用臺灣MAGELLAN公司生產的GPS315測定海拔高度，地理位置，深圳明晟電子有限公司生產的MSH攜帶式數字溫度計測定土壤溫度；用廣州蘭泰儀器有限公司產的LX-9626型照度計測量光照強度，個樣點的環境參數見表1。

2.3土壤動物群落多樣性分析計算公式：

Shannon-Weiner多樣性指數(王宗英等，1991)：

其中p_i=n_i/N，p為第i類土壤動物的個體數占群落總個體數的比例；s為類群數。

Pielou均勻度指數(王宗英等，1991)：

J＝H′/lnS (2)

4結論

土壤動物是城市生態系統的重要組成部分，可以為評價城市生態系統健康及監測環境質量的變化提供生物學指標，但新疆目前在城市生態系統土壤動物群落生態學方面尚未見系統的研究報道，我們從2006年4月至9月在烏魯木齊市水磨溝公園對土壤動物進行了調查，共獲得土壤動物1153個，計有46類，分別屬于3門8綱18目，其中個體數量最多的是蚯蚓類和鞘翅目昆蟲，為優勢類群，公園土壤動物群落中昆蟲綱、寡毛綱、腹足綱的數量比較多，可以說是優勢類群它們占土壤動物總數的85.51％；彈尾綱、甲殼綱、綜合綱、唇足綱的土壤動物數目為中等，屬于常見類，占土壤動物總數的12.90％；蛛型綱的數目最少，屬于罕見類，占土壤動物總數的1.56％。

本研究發現在烏魯木齊市水磨溝公園大型土壤動物對土地利用方式具有響應作用，在強干擾無植被條件下，大型土壤動物類群數和個體數均比其他條件下的少；在有植被的情況下，單一人工控制的草皮綠地中大型土壤動物的類群數和個體數也較少，而在林地和草地林地過渡地的土壤動物類群數和個體數均有增加，其原因可能是林地的土壤有機質含量、含水量比其他土壤優越，且林地中還有腐敗的樹葉等可以作為大型土壤動物的食物，另外土壤動物的分布在不同深度的土壤中具有明顯的差異，不同類群的豐富度隨土層加深而遞減的程度不同，且同一類群在不同的土地利用方式下隨土層加深而遞減的程度也不同，膜翅目在5～10cm土壤層的個體數最高，而其他優勢類群和常見類群主要集中在0～5cm層，其中近孔寡毛目、鞘翅目、蜘蛛目表聚現象最明顯，我們認為由于土壤各層內有機質和營養元素的量、理化特性和水熱條件有差異，從而導致土壤動物在各層的差異。

筆者從這次調查中得到了以下結論：

1)土壤動物的類群和數目與地溫明顯相關，一艘情況是溫度越高土壤動物類群和個體數目就越多，從我們的研究中可以看出，烏魯木齊市水磨溝公園土壤動物類群及個體數量隨著溫度的上升有增加趨勢，在7和8月份土壤動物的數量達到最高值，見圖2。

2)地形對土壤動物的影響也很顯著，就水磨溝公園而言，土壤動物的數目和類群是：山頂(A號樣地)>半山腰(B號樣地)>山底(C號樣地)，顯然說明，山頂(A號樣地)各個環境條件(溫度、濕度、pH、地理位置、紫外線長度、光照強度等)非常適合土壤動物的生存、山底C₁號樣地的土壤動物總數和群落物種多樣性指數比山頂和山腰土壤動物群落多樣性指數低，這就可以推斷山底受人類的影響多，被污染程度高，因此土壤動物的種類少。

3)土壤層的深度對土壤動物的類群和數目也有很大的影響，本次調查結果表明：土壤的表面(O～5m)土壤動物的數目和類群很高，中層(5～10cm)依次，底層為最低(圖1顯示)。

4)從表5可以看出，水磨溝公園各生境均勻性指數差異不顯著，因此可以推斷水磨溝公園各生境土壤動物類群分布很均勻，大部分土壤動物是各個生境并存的。

5)比較水磨溝公園各生境的優勢性指數可知山頂A號樣地的優勢性指數為最高，山腰B號樣地為其次，山底C號樣地為最低，又一次顯示了各生境的條件與土壤動物的密切相關性。

從以上的數據統計我們初步了解到烏魯木齊市水磨溝公園大中型土壤動物的總的群體分布情況，雖然所獲得的土壤動物數目比較多，但是類群少(僅有18個類群)，這就很敏感地反映出水磨溝公園受到游人的影響比較嚴重，旅游業給水磨溝公園的環境造成一定的影響，為了能更好地開發利用水磨溝公園潛在的旅游資源，我們首先應在保護環境的基礎上發展旅游業，這樣才能保證水磨溝公園的可持續性發展目標，保護土壤生物多樣性，對維護自然界生態系統和土壤生態系統的平衡、土壤肥力和植物營養的供應，以及對環境污染的凈化等方面起著不可替代的作用，所以部門及市民對土壤生物多樣性的保護和研究應予以足夠的重視。