大興安嶺森林火燒跡地大型土壤動物功能類群1)

張淑花 張雪萍

(綏化學院，綏化，152061)(哈爾濱師范大學)

退化生態系統的恢復包括其中各組分的演替變化，土壤動物作為森林生態系統的重要組分，也會對其恢復產生響應［1］。近年來，由于自然或人為因素造成的生態系統退化加劇，土壤動物在退化或恢復生態系統中的演化也開始受到重視，如礦區恢復生態系統中土壤動物的研究［2－4］，退化紅壤恢復過程中土壤動物群落特征的研究［5］，退化草地恢復過程中土壤動物研究［6］。對退化生態系統在恢復與重建過程中土壤動物群落的研究，目的在于探討生態系統演化過程和土壤動物群落變化的關系，以期能夠為生態系統恢復與重建提供理論支持。

目前對于退化生態系統恢復過程中土壤動物的研究多集中于群落結構方面，在對功能類群方面的研究較少。本文在已有的群落結構研究的基礎上［7］，對大興安嶺森林火燒跡地土壤動物功能類群進行了分析，以期為進一步研究退化生態系統中物質循環和能量流動提供一定的依據。

1 研究地區概況與研究方法

研究區(123°13'～125°48'E，52°09'～53°23'N)位于黑龍江省北部塔河縣境內，大興安嶺北緣伊勒呼里山北坡，屬寒溫帶大陸性季風氣候，冬季漫長寒冷，夏季短暫溫熱，年平均氣溫－5℃，年平均降水量428 mm，年無霜期80～100 d。地帶性土壤為棕色針葉林土，森林覆蓋率為76.69%，喬木主要有興安落葉松(Larix gmelini)、白樺(Betula platyphylla)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、山楊(Populus davidiana)等10余種。

在研究區內選取5個不同年份原自然植被基本一致的火燒跡地，由于一些火燒跡地面積較大，很難在附近找到與其對照的樣地，故我們在調查區域內選取了一塊與火燒跡地原始立地條件基本相似，但沒有受到火燒影響的樣地作為對比樣地。樣地分別是:A為火燒后恢復1 a的跡地，地點在塔峰16支線處;B為5 a跡地，地點在繡峰林場;C為6 a跡地，地點在瓦拉干林場;D為8 a跡地，地點在馬林林場，是在1987年輕度火燒的基礎上再次過火;E為13 a跡地，地點在塔林和秀峰交界處;F為16 a跡地，地點在馬林林場;G為對比樣地，地點在塔河縣微波站。各樣地主要生境情況見表1。

在不同恢復年份的火燒跡地上選取有代表性的樣地，每塊樣地中隨機取樣方4處，取樣面積為50 cm×50 cm，分3層取樣，即凋落物層、0～5 cm和5～10 cm，共計取樣84個，手撿法分離大型土壤動物，并立即用質量分數為75%的酒精將其殺死。分類鑒定主要參考尹文英編著的《中國土壤動物檢索圖鑒》［8］，用分析天平測取大型土壤動物的生物量(濕質量)及研究地點凋落物干質量。同時在每個樣地0～10 cm深度取土壤分析樣品1 kg，帶回實驗室進行理化性質分析。

2 結果與分析

2.1 火燒跡地不同功能類群土壤動物個體數量與生物量

對大興安嶺森林火燒跡地土壤動物功能類群進行了調查(表2)。由表2可知:腐食性、植食性、捕食性3個功能類群的個體數量分別占86.31%、3.98%、9.71%，生物量分別占88.10%、6.18%、5.72%。在不同年份的火燒跡地中，除1a火燒跡地的腐食性動物個體數量所占的比例(27.27%)較小外，其它樣地大型土壤動物個體數量均是腐食性動物占絕對優勢，其中8 a跡地腐食性動物所占的比例最大，為90.87%;植食性動物個體數所占比例較小，各火燒跡地中除13 a跡地其所占的比例為19.09%外，其它樣地所占的比例均小于5%，這主要是因為13 a跡地螞蟻的數量較多所致;捕食性動物中，1 a跡地的個體數量所占比例最大，為68.18%，其它樣地捕食性動物所占比例均在12%以下，這主要是因為捕食性動物的活動性能較強，在火燒過后能夠較快地進入跡地，隨著火燒跡地植被的逐漸恢復，捕食性動物的個體數量雖然增加，但相對于腐食性動物來說，其數量已經不具有優勢地位。

表1 火燒跡地的主要生境條件

由各功能類群大型土壤動物的生物量分析可以看出，在各樣地中腐食性動物生物量均占有絕對優勢，比例最高的是5 a跡地，所占比例是91.75%，最低為6 a跡地，為83.25%。這主要是因為腐食性動物中包括數量龐大的線蚓及個體較大的蚯蚓所致。植食性和捕食性動物生物量所占的比例在各個樣地均較小，幾乎都在10%以下。

表2 火燒跡地大型土壤動物不同功能類型的個體數量及生物量

2.2 火燒跡地不同功能類群土壤動物的結構

2.2.1 不同功能類群土壤動物水平結構

研究土壤動物各功能類群的水平結構，一方面是比較各功能類群在各群落之間分布的不均勻性，另一方面是比較各功能類群之間的比例關系，由此揭示環境之間的差異性與共同性，探討土壤動物各功能類群的分布與環境因素之間的關系［9］。

由各個樣地土壤動物各功能類群的個體數量及生物量可以看出，土壤動物各功能類群的個體數量和生物量的分布很不均勻，其個體數量和生物量的大小與環境因素間存在一定的聯系，環境條件越優越，其個體數量和生物量越大。

2.2.2 不同功能類群土壤動物垂直結構

對火燒跡地土壤動物各功能類群垂直結構的研究是以大型土壤動物各功能類群的垂直分布為依據的。由表3可見，不同火燒跡地土壤動物個體數的垂直分布表現為0～5 cm層＞凋落物層＞5～10 cm層，各層分別占70.19%、15.49%、14.32%;腐食性動物個體數的垂直分布除13 a跡地和對比樣地外，均表現為0～5 cm層＞5～10 cm層＞凋落物層，各層分別占75.73%、14.32%、9.94%;植食性動物和捕食性動物的垂直分布，除個別樣地外，均表現為自表層向下逐漸減少，其中1 a跡地枯枝落葉層沒有動物，原因在于地表處于燒焦狀態，幾乎沒有枯枝落葉存在。

表3 火燒跡地不同功能類群大型土壤動物的垂直分布

3 結論與討論

大興安嶺森林火燒跡地土壤動物可以分為腐食性動物、植食性動物、捕食性動物3個生態功能類群，不論是個體數量還是生物量，均是腐食性動物所占比例最大，而植食性和捕食性動物所占比例很小，這與大興安嶺地區整體土壤動物功能類群的特征是相一致的［10］。

各功能類群土壤動物個體數量在1 a跡地都是最少的，5 a及以上恢復年份的火燒跡地各功能類群土壤動物個體數量較大，與對比樣地差異不大，其數量變化與恢復年份之間無明顯相關性;各功能類群土壤動物生物量在不同恢復年份的變化與個體數量具有一致的特征。各功能類群土壤動物的個體數量和生物量所占的比例相差很大。1 a跡地中捕食性動物個體數量所占比例為68.18%，其中以蜈蚣和蜘蛛類較多，其它樣地中腐食性動物數量占優勢，其所占的比例與火燒后恢復年份之間沒有相關性。這說明火燒過后土壤中的捕食性動物恢復較快，而腐食性動物恢復速度相對較慢;隨著恢復時間的增長，腐食性動物所占比例變化不大。生物量在各個樣地均表現出腐食性動物占絕對優勢，這主要是因為腐食性動物中包括數量龐大的線蚓以及個體較大的蚯蚓。火燒跡地腐食性土壤動物數量在垂直方向上除個別樣地外均表現為0～5 cm層＞5～10 cm層＞凋落物層，植食性和捕食性動物數量的垂直分布，除個別樣地外均表現為自表層向下逐漸減少。

對各功能類群土壤動物個體數量作相關分析，表明腐食性動物與植食性動物相關系數為－0.153 2，植食性與捕食性動物相關系數為－0.240 2，腐食性動物與捕食性動物相關系數為0.921 3;對各功能類群土壤動物生物量作相關分析，相關系數分別為0.9627、0.7212、0.7916，說明土壤動物個體數量除腐食性和捕食性動物之間具有明顯正相關(P＜0.01)，其它類群個體數量之間的相關性不明顯，而各功能類群生物量間存在顯著的正相關(P＜0.05)。

火燒對不同功能類群土壤動物影響較大的是1 a跡地，這說明火燒剛過土壤動物數量及功能類群組成會發生較大變化。隨著恢復年限增加，各功能類群動物演化的規律還有待于進一步研究。

土壤動物生態功能研究一直是土壤動物生態學研究的重要內容，根據它們的食性特征將其分為植食性、捕食性和腐食性等生態功能類群［11］，對生態系統中物質循環和能量流動的研究能夠提供很大的方便。但實際上有些動物是兼備有幾種食性，如線蟲綱的動物中有些種類是植食性的，有些是腐食性的，有的則是捕食性的。因此，需要更加精確地劃分土壤動物群落功能類群，并對土壤動物之間的營養關系進行深入研究。

［1］徐國良，周國逸，莫江明，等.鶴山丘陵退化生態系統植被恢復的土壤動物群落結構［J］.生態學報，2005，25(7):1670－1677.

［2］吳東輝，胡克.大型土壤動物在鞍山市大孤山鐵礦廢棄地生態環境恢復與重建中的指示作用［J］.吉林大學學報:地球科學版，2003，33(2):213－216.

［3］查書平，丁裕國，王宗英，等.銅陵市銅尾礦土壤動物群落生態研究［J］.生態環境，2004，13(2):167－169.

［4］崔艷，白中科，李晉川，等.露天煤礦不同恢復階段大型土壤動物群落結構［J］.生態學雜志，2007，26(4):607－610.

［5］劉滿強，胡鋒，何小云，等.退化紅壤不同植被恢復方式對蚯蚓種群的影響［J］.應用生態學報，2004，15(11):2152－2156.

［6］吳東輝，胡克，殷秀琴.松嫩草原中南部退化羊草草地生態恢復與重建中大型土壤動物群落生態特征［J］，草業學報，2004，13(5):121－126.

［7］張雪萍，張淑花，李景科.大興安嶺火燒跡地土壤動物生態地理分析［J］.地理研究，2006，25(3):327－334.

［8］尹文英.中國土壤動物檢索圖鑒［M］.北京:科學出版社，1998.

［9］李景科，陳鵬.土壤動物區系生態地理研究［M］.長春:東北師范大學出版社，1993.

［10］黃麗榮，張雪萍.大興安嶺北部森林生態系統土壤動物的功能類群及其生態分布［J］.土壤通報，2008，39(5):1017－1022.

［11］張雪萍，侯威嶺，陳鵬.東北森林土壤動物同功能種團及其生態分布［J］.應用與環境生物學報，2001，7(4):370－374.