不同林分類型下的土壤節肢動物群落的組成與分布

周國娜，袁勝亮，張麗麗

(河北農業大學林學院，河北保定 071000)

土壤節肢動物是土壤生態系統中主要的組成部分，其對土壤的發生發展、枯落物的分解、營養元素循環、微生物的群落組成和活動、土壤環境及土壤肥力的變化等起著重要的影響和指示作用［1，2，3，4］。目前關于土壤節肢動物的研究很多，但主要是針對南方的茶園、熱帶雨林、熱帶次生林及松嫩草原的農牧林復合系統中的土壤節肢動物進行了研究［5，6，7，8，9］，但林分類型對土壤節肢動物的影響研究較少。本文以河北省北部塞罕壩壩下地區的森林帶為研究對象，對不同林型中土壤節肢動物的群落組成、垂直分布規律及土壤理化性狀對土壤節肢動物分布的影響進行了研究，目的是揭示該區域林分類型的差異對土壤節肢動物群落組成及分布的影響，為更好的保護和利用森林土壤生物目的是提供科學依據。

1 樣地選擇和研究方法

1.1 樣地的自然概況

塞罕壩位于河北省最北部，地處北緯 42°02'～42°36'，東經 116°51'～117°39'。海拔在 1300 m ～1700 m之間。本區屬于半干旱半濕潤氣候區，年均氣溫-1.4℃。年均日照2367.8 h，年均降水量437.8 mm。年均六級以上大風日76d，積雪長達7個月。多為灰色森林土及棕壤。主要成土母質為風積物、殘積物、堆積物及沖積物等。塞罕壩生物資源極其豐富，森林覆蓋率達66.7%，以寒溫性針葉林、落葉闊葉林為主，以落葉松(Larix gmelinii Rupr.)、云杉(PiceameyeriRehd.Et Wils)、山楊(Populus davidiana Dode)、樺木(Betula spp)等為建群種。草甸、草原及灌叢也占很大比重。

1.2 研究方法

研究區設在河北省北部的塞罕壩壩下交錯帶地區。按照塞罕壩植被類型圖、林相圖，在森林帶選取有代表性的林型，選取樟子松、華北落葉松、山楊樺木混交林三種林分類型。每種生態類型的樣地設置三次重復。取樣時盡量選在地勢平緩，石頭較少，避開人為活動比較頻繁的地方，一般遠離居民點和道路。在不同林型的樣地內選取30 m×30 m的樣方，在每個樣方中按對角線法設置5個取樣點，在每個取樣點處先去除地上植株部分，然后選取為25 cm×25 cm×15 cm小樣方用手撿法采集大型土壤節肢動物;另自上而下分3層(即0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm)，分層用土壤環刀采集土樣，所取土樣用于干漏斗(Tullgren)法分離提取中、小型土壤節肢動物;并裝入塑料袋中，帶回實驗室，在室內測定土壤酸堿度［5］和土壤含水率;調查的同時測量各個樣地的土壤溫度。由于土壤節肢動物分類難度大，本文采用大類分類法進行統計［10］。

2 結果與分析

2.1 不同林型下的土壤節肢動物群落的組成特征

不同的林分類型其主要的組成物種、林分結構及林分環境等方面均存在較大的差別，這些因素也會影響土壤的肥力及性質，進而影響土壤節肢動物的類群組成和動態變化。(結果見表1)。

由表1可知，三種林型中土壤節肢動物的個體數量變化規律為:山楊—樺木混交林〉樟子松林〉華北落葉松林。從以上數據可以看出，在山楊—樺木混交林和樟子松林中個體數量差異較小，而華北落葉松林與兩者差異顯著，其原因一方面可能是華北落葉松林林下植被稀少，未分解的枯枝落葉積存較多有關;另一方面可能是與植物本身的生化組成有關。

從群落的組成來看，不管是群落中的優勢類群、常見類群還是稀有類群，均存在較大的差異。優勢類群:彈尾目、蜱螨目是三種不同林型的共有的優勢類群，蜘蛛目是樟子松林和華北落葉松林兩種針葉林的共有優勢類群，而膜翅目是山楊—樺木混交林中特有的優勢類群，鞘翅目是華北落葉松林中特有的優勢類群。常見類群:雙翅目是三種不同林型的共有常見類群，膜翅目是針葉林林型中的共有類群，而蜘蛛目是混交林中的常見類群。稀有類群:嚙目和地蜈蚣目是樟子松林特有的稀有類群，而鱗翅目是混交林中特有的稀有類群。由此可以看出，針葉林和混交林之間的差異是非常明顯的，這可能是因為不同的樹種組成對土壤的影響差異較大有關。

2.2 不同林型下的土壤節肢動物群落的空間分布特征

在0～5㎝的土壤中，其受枯落物的影響最大，不僅影響土壤的養分狀況，還能影響到土壤的理化性質，同時也是土壤節肢動物分布較多地層次。由表2可知，該層次調查的節肢動物共有327個，分屬13目;不同林型的節肢動物個體數變化規律為:山楊—樺木混交林＞樟子松林＞華北落葉松林。從類群組成上看較為相似，但組成結構存在較大差異:樟子松林中，彈尾目所占比例最大;在華北落葉松林中，蜱螨目、彈尾目和蜘蛛目在群落組成中所占比例相似;在山楊—樺木混交林中，以膜翅目、彈尾目和蜱螨目所占比例均較高。可見，在三種不同林型中，該層次的土壤節肢動物群落組成結構存在較大差異。說明在不同林型的表層土壤中，節肢動物的個體數和群落組成結構主均存在較大的變化。

在5～10㎝土壤中，調查的節肢動物共有62個，分屬8目;從個體數量上來看，樟子松林和山楊—樺木混交林比較接近，兩者與華北落葉松林中的個體數量差異較大;從群落組成結構來看，在三種林型中，均以彈尾目所占比例最大，在樟子松林和山楊—樺木混交林中均以蜱螨目次之，而華北落葉松以鞘翅目、等翅目所占比例較小。

在10～15㎝土壤中，調查的節肢動物共有35個，分屬4目;在個體數量上，三種不同林型存在較大差異，其中樟子松林個體數量最多，山楊—樺木混交林次之，華北落葉松林最少。在類群數和群落結構組成上，三種林型比較相似。

由以上分析可以得出:在不同的層次之間，土壤中的節肢動物隨著土壤深度的增加，個體數和類群組成均明顯較少，說明土壤中的節肢動物具有明顯的垂直分層現象，并具有明顯的表聚性。在同一土壤層次中，不同的林分類型其土壤節肢動物的數量存在明顯差異，并且不同林分類型的群落組成差異較大。說明不同的林分類型營造的土壤環境存在較大的差異。

表1 三種不同林型土壤節肢動物群落類群和數量組成Table 1 Structure and numbers of soil arthropod community of three forest types

表2 三種林型不同層次土壤中節肢動物群落的群落結構的組成Table 2 Structure and composition of different depths soil arthropod community of three forest types

2.3 不同林型下的土壤節肢動物群落結構的影響因素

土壤節肢動物在土體中的垂直分布受土壤物理性質和營養狀況的制約［11］。為進一步研究土壤物理性質和節肢動物類群及個體數量之間的關系，采用直線相關分析法對其進行相關性分析，可以看出同一林型不同土壤層次中對其個體數和類群影響較大的因素不同。結果如下表3。

在0～10㎝土層中，樟子松林中土壤濕度對個體數和類群組成的影響最大;華北落葉松林中土壤溫度和土壤濕度均呈現高度相關，說明土壤溫度和濕度共同影響個體數和類群組成;在山楊—樺木混交林中，土壤濕度與個體數有較高的相關性，土壤濕度和pH值對類群組成具有一定的影響。可見，在同一土壤層次中，不同的林分類型中影響土壤節肢動物的組成和數量的因素不同。

在10～15㎝土層中，樟子松林中土壤溫度對個體數的影響最大，而土壤濕度對類群組成影響最大;在華北落葉松林中PH值對個體數和類群組成的影響最大，而在山楊—樺木混交林中土壤濕度對個體數和類群組成的影響最大，說明在不同林型中，隨著土壤深度的增加其影響因素存在較大差異。

表3 三種林型土壤物理性質與節肢動物群落個體數和類群數的相關性系數Table 3 Correlation coefficient between physical properties of three forest types and individual，groups of arthropod community

3 結論

3.1 說明林分類型的差異對土壤節肢動物的組成結構和個體數量影響較大。從個體數量上，山楊—樺木混交林〉樟子松林次之〉華北落葉松林。從組成結構上看，蜘蛛目是樟子松林和華北落葉松林兩種針葉林的共有優勢類群，而膜翅目是山楊—樺木混交林中特有的優勢類群，鞘翅目是華北落葉松林中特有的優勢類群;膜翅目是針葉林林型中的共有常見類群，而蜘蛛目是混交林中的常見類群;嚙目和地蜈蚣目是樟子松林特有的稀有類群，而鱗翅目是混交林中特有的稀有類群。說明不同的林分類型中其組成結構差異明顯。

3.2 在空間分布上的變化規律:土壤節肢動物隨著土壤深度的增加，個體數和類群數均明顯較少，具有明顯的垂直分層現象，并具有明顯的表聚性。在三種不同林型中均在0～5 cm和5～10 cm兩個土層中的變化最為明顯，在5～10 cm和10～15 cm之間的變化相對較小。說明不同的林分類型對不同深度的土壤的影響存在一定差異。另外，從三種林分類型來看，樟子松林中土壤節肢動物隨土壤深度的加深其變化減小，另兩種林分的變化明顯大于樟子松林。

3.3 通過研究土壤物理性質和節肢動物類群及個體數之間的相關性分析發現，在0～10㎝土層中:溫度和濕度對各林分的節肢動物的影響較大，尤其是華北落葉松林中土壤節肢動物與溫度和濕度呈現極顯著正相關關系。在10～15㎝土層中，山楊—樺木混交林中土壤節肢動物與濕度呈現極顯著正相關關系，華北落葉松林中則與PH值之間呈現顯著相關關系。

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