李金林,歐麗麗,黃貞輝,黃麗芳,魏少娜,許佳敏,邢樹文
(韓山師范學院食品工程與生物科技學院,廣東潮州521041)
不同生境條件茶園大型土壤動物群落結構與季節動態
李金林,歐麗麗,黃貞輝,黃麗芳,魏少娜,許佳敏,邢樹文*
(韓山師范學院食品工程與生物科技學院,廣東潮州521041)
對鳳凰山和坪溪鎮茶區不同生境條件的茶園大型土壤動物進行調查,分析生態茶園與非生態茶園大型土壤動物群落與營養類群組成及其動態差異,探討了影響兩種茶園大型土壤動物群落結構及動態變化的主要因素.結果表明:生態茶園捕獲大型土壤動物22目69科1835只,占土壤動物總捕獲量的60.34%;非生態茶園捕獲大型土壤動物19目53科1 206只,占土壤動物總捕獲量的39.66%.生態茶園各類群的個體數均高于非生態茶園.夏季、秋季和冬季生態茶園土壤動物的優勢類群比例低于非生態茶園,常見類群高于非生態茶園.茶園土壤動物的數量、種類、Shannon指數和Simpson指數均表現為秋季高,春季次之,冬季低.生態茶園捕食性動物是主要功能類群,占總捕獲量的38.53%;非生態茶園腐食性動物為主要功能類群,占總捕獲量的41.29%.生態茶園夏季和秋季的各功能類群的數量、種類、Shannon指數和豐富度指數均高于非生態茶園,春季和冬季捕食性動物的數量和種類及多樣性指數高于非生態茶園,植食性和雜食性動物均低于非生態茶園.RDA排序結果表明,生態茶園與非生態茶園土壤動物之間存在明顯的分布梯度,土壤動物的分布受土壤環境因子(全N、全K、土壤有機質、土壤含水量、土壤溫度和茶園植被量)的影響.因此,茶園周邊環境條件是影響茶園土壤動物群落結構的重要因素,氣候因子是影響土壤動物季節動態分布的主要因素.
生態茶園;非生態茶園;大型土壤動物;群落;季節動態;功能類群
茶葉種植是潮州市的主要農業經濟產業,隨著茶葉價格不斷提高,茶農為追求經濟收入大面積地開荒植茶,對茶園周邊的生態環境造成了嚴重的破壞,嚴重影響茶園生態環境及土壤微生態環境.土壤是陸地生態系統中物質循環和能量交換的主要場所,而土壤動物直接或間接地反映了土壤環境的變化[1].土壤的理化性質、化學性質、農業技術措施以及土地利用類型等對土壤動物群落組成及分布有一定的影響[2-6].而且土壤動物的活動范圍小、遷移能力弱,它們與環境間具有相對穩定的關系[7-9].因此,土壤動物被看作是評價土壤質量變化的敏感性指示生物,物種的組成及其群落結構會隨著環境的變化而改變[10-11].研究茶園土壤動物群落組成及功能團結構及其動態對建立生態茶園、保護茶園生態環境意義重大.勾影波[12]等報道了茶園土壤動物群落結構的多樣性,申燕[13]對茶園土壤動物群落結構特征及影響因素進行了系統研究.關于不同生境條件茶園土壤動物群落多樣性及季節動態的研究少見報道.本文選擇地形和規模較為典型的廣東省潮州市鳳凰山區生態茶園和浮濱鎮的生境破壞型茶園作為研究對象,探討不同茶園大型土壤動物群落結構特征及其季節動態變化,探討茶園周邊生境條件、土壤生態環境對茶園大型土壤動物群落結構的影響,揭示不同茶園大型土壤動物組成與土壤環境的關系,旨在為生態茶園建設提供有價值的參考.
1.1 樣地概況
鳳凰山位于廣東潮州市潮安區鳳凰鎮(116°22′~116°49′E、23°26′~24°00′N),地勢自西北向東南傾斜,西、北、東邊境多山地,屬蓮花山系,峰巒迭翠,綿延成串的山地構成了粵東南丘陵,阻擋寒潮南侵,故常年氣溫較高,夏長冬暖,春秋相連.年溫差和日較差均小,年平均溫度21-22℃.
生態型茶園:茶園位于潮安區鳳凰鎮叫水坑村,海拔850 m,茶園面積約1 000畝.茶園周圍是毛竹(Phylostachysheterocycla(Carr.)Mitford cv.Pubescens)及闊葉混交林、灌木,茶園伴生革命菜(GynuracrepidioidesBenth)、芒萁(Dicranopterisdichotoma(Thunb.)Bernh.)、野牡丹(Melastomacan?didumD.Don)、霍香薊(Ageratumconyzoides L.)等多種植物.茶園為梯田式造田,茶樹行距2.0 m,間距40 cm.每年春季4月人工采春茶1次,秋后整枝和人工除草,平均每兩年施有機肥1次,茶園不施用農藥與除草劑.
非生態型茶園:茶園位于廣東饒平縣浮濱鎮,海拔380 m,面積6萬余畝.該區域的丘陵山坡地帶均開發為茶園,茶園周邊自然生境遭到嚴重破壞,茶園連成片,形成單一茶園.茶園伴生極少量雞矢藤(Paederiascandens(Lour.)Merr.)及空心蓮子草(Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb)等植被.梯田式茶園,茶樹行距1.5 m.每年采茶4次以上,施肥2次以上并使用低毒農藥.
兩種茶園生境的基本概況如表1:

表1 兩種茶園生境的基本概況
1.2 樣地設置與標本采集
于2015年春季(5月2~8日)、夏季(8月8~16日)、秋季(10月25日~11月5日)和冬季(1月19~25日)4個季節對生態茶園和非生態茶園進行取樣調查,在叫水坑村選取5塊生態茶園,在坪溪鎮選取5塊非生態茶園作為研究樣地,每塊樣地設5個樣方作為取樣點,每個樣方為50 cm×50 cm.采用手撿法收集其中的大型土壤動物.同一樣地同一土層的標本合并保存在80%酒精中,帶回實驗室在體視顯微鏡下進行分類鑒定.利用《中國土壤動物檢索圖鑒》[14-17]等,在體視鏡下對土壤動物進行鑒定和分類統計,一般鑒定到科,統計土壤動物的類群和數量.
植物生物量:將樣方內的植物采集帶回實驗室鑒定,然后稱重記錄,再烘干稱干重.
動物生物量:將鑒定后的動物烘干,稱干重.
1.3 土壤理化指標測定
采用魯如坤[18]對土壤理化性質的測定方法,以烘干法測定土壤含水量,采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機質含量,采用半微量開氏法測定土壤全氮,采用氫氧化鈉熔融火焰光度法測定土壤全鉀[19].
1.4 數據處理
土壤動物的豐度按以下標準劃分:根據原始捕獲量占捕獲總量的百分比來劃分各類群數量等級,即個體數量大于捕獲總量的10.0%以上者為優勢類群,占1.0%~10.0%者為常見類群,不足1.0%者為稀有類群.
土壤動物物種多樣性指數按如下公式進行計算[19]:
(1)Shannon-Wiener多樣性指數H′=-∑Pi1nPi
(3)Pielou均勻度指數J=H′/lnS
(4)Margalef豐富度指數SR=(S-1)/lnN
式中,Pi為第i類群或物種的個體數量占土壤動物總數的比率,S為土壤動物群落所有動物類群數,ni為第i物種的個體數,N為土壤動物群落全部類群的個體總數,Hmax為最大多樣性指數.
(5)群落相似性分析
采用Jaccard系數[20]見式:q=C/(A+B-C)
式中C為2個群落的共有類群數,A和B分別為2個群落中各自的土壤動物類群數,0<q<0.25為極不相似,0.25≤q<0.5為中等不相似,0.5≤q<0.75為中等相似,0.75≤q<1.0為極為相似.
數據運用Excel(2010版)進行統計處理,采用SPSS16.0軟件對數據進行分析,采用單因素方差分析(One-way ANOVA)比較分析各項土壤理化性質及各指數的差異性.
2.1 生態茶園與非生態茶園大型土壤動物的優勢度及季節動態
本次調查的生態茶園四個季節共獲得大型土壤動物22目69科1 835只,占土壤動物總捕獲量的60.34%;非生態茶園四季共獲得大型土壤動物19目53科1 206只,占土壤動物總捕獲量的39.66%.生態茶園土壤動物優勢類群的個體數高于非生態茶園,而生態茶園土壤動物優勢類群的相對豐度(25.89%)卻低于非生態茶園(31.67%)(表2).生態茶園各季節土壤動物常見類群和稀有類群的個體數所占比例均高于非生態茶園(表3),春季的常見類群除外.生態茶園土壤動物的優勢類群為寡毛綱和蟻科,非生態茶園的優勢類群為寡毛綱和線蚓科,生態茶園土壤動物常見類群有20類,占該茶園土壤動物個體總數的58.31%,稀有類群有46類,占該茶園土壤動物個體總數的15.80%;非生態茶園常見類群有19類,占該茶園土壤動物個體總數的57.38%,稀有類群32類,占該茶園土壤動物個體總數的10.95%.兩種茶園共有常見類群有13類,共有的稀有類群有20類.

表2 不同茶園土壤動物優勢度組成
生態茶園春季土壤動物的優勢類群為寡毛綱(Oligcchacte)和蟻科(Formicidae),夏季和冬季為寡毛綱,秋季為蟻科.非生態茶園中,春季與生態茶園相同,夏季為線蚓科(Enchytraeidae)、寡毛綱和蜚蠊科(Blattidae),秋季和冬季為線蚓科、寡毛綱.春季生態茶園土壤動物優勢類群的個體豐度高于非生態茶園,生態茶園類群數的相對度低于非生態茶園;夏季、秋季和冬季土壤動物優勢類群個體豐度與類群數的相對豐度均低于非生態茶園(表3).
生態茶園春季土壤動物常見類群的個體數相對豐度低于非生態茶園,類群數相對豐度低于非生態茶園;夏季、秋季和冬季的常見類群個體豐度均高于非生態茶園,類群數的比例兩者高低不同.生態茶園的常見類群有絲尾螋科(Diplatyidae)、歩甲科(Carabidae)、狼蛛科(Lycosidae)、跳蟲科(Po?duridae)、蜚蠊科(Blattidae)、地蜈蚣目(Geophilomorpha)、石蜈蚣科(Lithobiidae)、光盔蛛科(Liocranidae)、管巢蛛科(Clubionidae)9類,非生態茶園共有的常見類群有絲尾螋科、歩甲科、狼蛛科和葉甲科(Chrysomelidae)4類.生態茶園常見類群的個體豐度是秋、冬季高于春、夏季;非生態茶園春、秋和冬季較高,夏季較低(表3).兩個茶園常見類群的個體數差異大,相對豐度生態茶園高于非生態茶園(表2).在四個季節中生態茶園稀有類群的個體數、類群比例均高于非生態茶園.兩茶園稀有類群的個體數和類群比例顯示為秋季高,冬季低.

表3 不同茶園土壤動物優勢度動態
2.2 生態茶園和非生態茶園大型土壤動物多樣性及季節動態
對兩類茶園土壤動物群落組成及結構特征分析表明,生態茶園大型土壤動物的個體數、類群數、多樣性指數、優勢性指數和豐富度指數均高于非生態茶園(圖1).表明茶園及其周邊生境對大型土壤動物的群落多樣性具有重大影響.
生態茶園土壤動物數量、種類和豐富度指數在不同季節表現出一定的差異,冬季顯著低于春季、夏季和秋季,秋季顯著高于春季、夏季和冬季(圖1-Ⅰ、圖1-Ⅱ、圖1-Ⅵ).多樣性指數表現為秋季顯著高于春、夏和冬季(圖1-Ⅲ);優勢性指數秋季顯著高于冬季,且秋季和冬季均與春季和夏季無顯著性差異(圖1-Ⅴ);各個季節的均勻度指數間均無顯著差異(圖1-Ⅳ).
非生態茶園土壤動物個體數是冬季顯著低于春季、夏季和秋季,且秋季最高(圖1-Ⅰ);物種數、多樣性指數、優勢性指數和豐富度指數,春、秋季顯著高于夏、冬季(圖1-Ⅱ、圖1-Ⅲ、圖1-Ⅴ、圖1-Ⅵ);均勻度指數,夏季顯著低于秋季、冬季,而春季、秋季和冬季無顯著性差異(圖1-Ⅳ).
綜合分析兩個茶園大型土壤動物群落組成及多樣性季節變化,兩茶園土壤動物數量、種類、Shannon指數均表現為秋季>春季>夏季>冬季,且非生態茶園上述各指數均低于生態茶園.兩茶園的豐富度指數均在冬季最低,而生態茶園的最高值出現在秋季,非生態茶園出現在春季,且生態茶園四個季節的豐度指數均高于非生態茶園.

圖1 不同茶園大型土壤動物多樣性的季節動態
2.3 生態茶園和非生態茶園大型土壤動物功能類群組成及季節動態
不同生境下的茶園,不同功能的土壤動物表現出不同的群落組成特征.依據土壤動物大致的食性特征,將土壤動物分為植食性、捕食性、雜食性和腐食性4個功能類群.
從表4看出,生態茶園捕食性動物的個體數占總捕獲量的38.53%,是其主要功能類群;非生態茶園腐食性動物個體數占總捕獲量的41.29%,是其主要功能類群.植食性動物在兩茶園中所占的比例最小,分別是9.75%、10.78%.除均勻度指數外,生態茶園捕食性土壤動物的各指數在四個食性中最高;除個體數外,非生態茶園植食性動物的各生態指數在四個功能團中最高.
分析兩個茶園不同功能團,結果表明,植食性和捕食性土壤動物中,除均勻度指數外,生態茶園的個體數、類群數、多樣性指數、優勢性指數和豐富度指數高于非生態茶園;雜食性動物中,除個體數外,生態茶園其余各指數均低于非生態茶園;而生態茶園腐食性動物各指數均高于非生態茶園.
2.3.1 生態茶園大型土壤動物功能類群組成及多樣性
個體數分析,植食性動物類群秋季顯著高于夏季和冬季(P<0.05),與春季無顯著性差異;雜食性動物類群秋季顯著高于春季、夏季和冬季(P<0.05);捕食性和腐食性動物類群冬季顯著低于春季、夏季和秋季(P<0.05)(圖2-Ⅰ).
類群數分析,植食性土壤動物類群秋季顯著高于春季、夏季和冬季(P<0.05);捕食性動物類群冬季顯著低于春季、夏季和秋季(P<0.05),秋季顯著高于春季和冬季,與夏季無顯著性差異;雜食性與腐食性動物類群秋季顯著高于冬季(P<0.05),與春季和夏季無顯著性差異(圖2-Ⅱ).

表4 不同茶園大型土壤動物功能類群多樣性指數

圖2 生態茶園大型土壤動物功能類群季節動態
多樣性指數分析,植食性動物類群冬季顯著低于春季、夏季和秋季,秋季顯著高于春季、夏季和冬季(P<0.05);捕食性和腐食性土壤動物類群秋季顯著高于冬季(P<0.05),與春季和夏季無顯著性差異;雜食性動物類群在四個季節無顯著性差異(圖2-Ⅲ).
均勻度指數分析,植食性動物類群冬季顯著低于春季、夏季和秋季;捕食性動物類群冬季顯著高于春季,夏、秋季間無顯著性差異;雜食性動物類群四個季節均無顯著性差異;腐食性動物類群的秋季顯著高于春季(P<0.05),與夏季和冬季無顯著性差異(圖2-Ⅳ).
優勢性指數分析,植食性土壤動物類群的優勢性指數冬季顯著低于春季、夏季和秋季(P<0.05);雜食性動物類群在四個季節中無顯著性差異;捕食性動物和腐食性動物類群在四個季節中無顯著性差異(圖2-Ⅴ).
豐富度指數分析,植食性動物類群秋季顯著高于春季、夏季和冬季;捕食性動物類群秋季顯著高于春季和冬季,與夏季無顯著性差異;雜食性動物類群夏季顯著高于春季和冬季;腐食性動物類群秋季顯著高于冬季,與春季和夏季無顯著性差異(圖2-Ⅵ).
2.3.2 非生態茶園大型土壤動物功能類群的組成
個體數分析,植食性和雜食性土壤動物類群的個體數秋季顯著高于冬季(P<0.05),與春季和夏季無顯著性差異;捕食性動物類群中冬季顯著低于春季和秋季(P<0.05);腐食性動物類群冬季顯著低于夏季和秋季(P<0.05)圖3-Ⅰ).
類群數分析,植食性動物的類群數冬季顯著低于春季、夏季和秋季(P<0.05);捕食性動物類群冬季顯著低于春季和秋季(P<0.05),與夏季無顯著性差異;雜食性動物類群在四個季節中均無顯著性差異;腐食性動物類群冬季顯著低于春季和秋季(P<0.05),與夏季無顯著性差異(圖3-Ⅱ).
多樣性指數分析,植食性動物類群冬季顯著低于春季、夏季和秋季(P<0.05),春季、夏季和秋季無顯著性差異;捕食性和腐食性土壤動物類群秋季顯著高于冬季(P<0.05),與春季無顯著性差異;雜食性動物類群四季無顯著性差異(圖3-Ⅲ).
均勻度指數分析,植食性動物類群表現為冬季顯著低于春季和秋季(P<0.05),與夏季無顯著性差異;捕食性動物類群春季顯著低于夏季和秋季(P<0.05);雜食性和腐食性動物類群在四個季節中均無顯著性差異(圖3-Ⅳ).
優勢性指數分析,植食性土壤動物類群冬季顯著低于春季、夏季和秋季(P<0.05);雜食性動物類群在四個季節中無顯著性差異;捕食性動物類群秋季顯著高于冬季(P<0.05),與春季和夏季無顯著性差異;腐食性土壤動物類群冬季顯著低于春季和秋季,與夏季無顯著性差異(圖3-Ⅴ).
豐富度指數分析,植食性動物類群冬季顯著低于春季、夏季和秋季(P<0.05),春、秋季間無顯著性差異;捕食性和雜食性動物類群在四個季節中均無顯著性差異;腐食性夏季和冬季都顯著低于春季和冬季(P<0.05)(圖3-Ⅵ).
綜合分析兩個茶園的多樣性指數表明,生態茶園除了冬季植食性動物類群外,其余食性的動物類群在四個季節中的個體數均高于非生態茶園.生態茶園四個食性動物類群在夏季和秋季中的類群數、多樣性指數和豐富度指數均高于非生態茶園,而在春季,除捕食性動物類群外,均低于非生態茶園;在冬季,植食性和雜食性動物類群均低于非生態茶園,其余兩個食性反之.兩茶園優勢性指數在春季、秋季和冬季與類群數一致,而在夏季,除植食性動物類群外,生態茶園其余食性類群均高于非生態茶園.

圖3 非生態茶園大型土壤動物功能類群季節動態

表5 環境因子對地面節肢動物群落變化的獨立貢獻

圖4 生態茶園與非生態茶園土壤動物群落與2個環境變量關系的RDA二維排序圖
圖4 是對生態茶園和非生態茶園土壤動物群落的RDA排序分析.圖4-Ⅱ可以看出所有非生態茶園在軸2的右側,說明生態茶園和非生態茶園土壤動物群落存在明顯的分布梯度.RDA排序圖直觀地反映了土壤動物群落與土壤環境因子的關系以及不同因子對動物類群分布的影響.圖4-Ⅰ排序軸1的貢獻率為27.1%,主要反映了全氮、全鉀、土壤含水量、土壤溫度對土壤動物群落分布的影響,其中,全鉀和土壤含水量與軸1呈正相關,二者貢獻率為31.56%(表5).全氮和土壤溫度呈負相關.圖4-Ⅰ排序軸2的貢獻率為16.66%,主要反映植物鮮重、植物干重和動物干重對土壤動物群落分布的影響,軸2與茶園植物鮮重、植物干重呈正相關,與動物干重和土壤有機質呈負相關.RDA排序結果表明,兩類茶園與土壤環境因子總貢獻率為48.5%的土壤動物群落和環境因子的關系.
從排序圖還可以看出,主要的動物類群分布明顯受環境因子影響.絲尾螋科、步甲科受茶園植物量的影響,白蟻科和圓顎蛛科受土壤溫度和全氮的影響;葉甲科、蟹蛛科、正蚓科、夾蟲八科、蟻科、潮蟲科、園蛛科、跳蟲科、管巢蛛科、嚙蟲科、狼蛛科和跳蛛科受土壤有機質和動物干重的影響.

表6 生態茶園和非生態茶園群落相似性季節分析
相似性分析表明,生態茶園土壤動物群落夏季和秋季的相似性指數為0.51,屬于中等相似,其它季節相似性指數在0.35~0.47之間,均表現為中等不相似.而非生態茶園各季節土壤動物群落的相似性指數在0.26~0.40之間,均為中等不相似,且低于生態茶園的相似性指數(夏冬季除外).
5.1 生態茶園與非生態茶園大型土壤動物的群落組成及多樣性季節動態
生態茶園周圍有毛竹、闊葉混交林和灌木,且伴生多種植物,植被相對茂盛,樣地凋落物成分較復雜且較厚,大量的動物活躍在土壤表層,通過粉碎和分解的作用,將動植物的殘體分解或轉化為可被它們利用的物質,使大型土壤動物獲得營養渠道更加廣泛,具有更復雜的食物鏈.這種復雜的生境為大多數土壤節肢動物提供了捕食和生存的空間,吸引了諸如蜘蛛、甲蟲和蜈蚣類等游獵性天敵,因此,生態茶園土壤動物多樣性高,物種數多,個體數多,尤其是常見類群的豐度較高,為天敵提供充足的食物,使得生態茶園土壤動物群落較穩定,自然控制能力較強.而非生態茶園伴生植物少,周邊生境遭到嚴重破壞,單一的植被使其土壤動物群落物種數量和個體數量均減少,多樣性降低,結構不穩定.茶園類型不同,其環境、海拔高度、降雨量等存在很大差異,因此,溫度、濕度和茶園及周邊微環境是影響茶園土壤動物群落多樣性季節變化的主要原因.兩種茶園均受外界自然環境及氣候因子的影響,導致同一類茶園土壤動物群落在不同季節的相似性較低.其中,非生態茶園植被組成單一,干擾程度大,土壤動物多樣性較低,土地裸露面積較多,相對更易受季節性干旱和低溫的影響,季節間群落特征波動較大,相似度指數相對比生態茶園的較低.
兩茶園的常見類群和稀有類群均在秋季最高,冬季最低.這都受植被組成特征、環境的濕度和溫度等多種因素的影響[21].在四個季節中,兩茶園秋季的含水量低于春季和夏季,但高于冬季.冬季含水量不足將影響土壤動物的生存,春季和夏季含水量過高也會影響其生存.四個季節土壤動物的優勢類群均為蚯蚓類,季節的變化對其影響不大.秋季凋落物層較厚,通過微生物的作用,形成腐殖質返還給土壤,為土壤動物提供豐富的營養來源.而且秋季溫度和降雨量都比較適合土壤動物的生存和活動,會使其各種食性動物的個體數和類群數增加,冬季最低.
全年中氣溫和降雨量變化所引起的土壤溫濕度的變化是影響大型土壤動物群落季節動態的主導因素[22].大量研究表明大型土壤動物具有明顯的季節變化[23-26].生態茶園各個季節的大型土壤動物個體數、類群數、Shannon指數、Simpson指數、豐富度指數普遍高于非生態茶園,這與茶園的環境條件及管理方式有一定的聯系.因為茶葉生產過程中的施肥、施用農藥、植保、修剪、采摘等農事活動也會造成茶園土壤動物群落的個體數、物種數減少,多樣性降低[5],進而影響土壤動物群落結構的穩定性.尤其是茶園土壤動物多樣性的大小與人為采茶活動強度有較大相關性,采茶頻率低,土壤環境相對穩定,采茶頻率相對高,對土壤環境干擾強,使土壤動物多樣性降低.生態茶園不施用農藥和除草劑,每年采茶1次,平均每兩年施有機肥1次,使土壤動物不受大的干擾.而非生態茶園施用農藥高達10次以上,除草劑1~2次,每年采茶8次以上,施化肥2次,這些頻繁的人為活動嚴重干擾土壤動物群落結構的穩定性.
5.2 生態茶園和非生態茶園大型土壤動物功能團組成及季節動態
茶園優越的生態環境為大型土壤動物直接提供食物,同時也培養了大量的土壤微生物,這些微生物被中小型動物所食.生態茶園在各個季節中捕食性動物是主要功能類群,而在非生態茶園中腐食性動物是其主要功能類群,這與茶園的環境與管理方式密切相關.生態茶園的植被較為豐富,物種數多,食物鏈比較復雜,因而捕食性動物較多.捕食性動物是土壤群落中的消費者,主要以小的動物和細菌為食物.生態茶園的優勢類群中,步甲、蜘蛛類(狼蛛科、管巢蛛科、跳蛛科、球蛛科)和蜈蚣類數量居多.腐食性動物是作為分解者的角色,在生態系統物質轉換和能量傳遞中起著重要的作用,而蚯蚓是茶園腐食性動物中活動能力最強的優勢種,這一類動物主要是以有機物的碎屑為食物,主要起疏松土壤、粉碎動植物殘體和提高土壤通氣透水性等作用.而且蚯蚓作為優勢類群已經比較適應該地區的環境,環境因素的變化對其的影響比起其他的食性的動物來說較小,因為人為的干擾導致非生態茶園土壤有機質的增加,為腐食性動物提供了生存條件.因此在非生態茶園中腐食性動物占據較高的優勢.生態茶園良好的生態環境不僅為捕食性動物提供食物,也為植食性動物提供食物來源和棲息環境.
研究表明,影響土壤動物群落的因素很多,其中食物資源的多寡和環境條件的改變是影響其類群豐富度、多樣性的主要因素[27].生態茶園的地表落葉較厚,通過微生物的作用,形成腐殖質返還給土壤,成為土壤動物的營養來源,而且凋落物又可以保住水分,對土壤肥力的恢復也有一定的好處.而且受到的人工干擾比非生態茶園的小,物種數較多,有較復雜的食物鏈,因此各種食性動物的個體數和物種數會增加.雜食性動物在茶園土壤生態系統中,其兼有多種功能群,即取食動物和植物,涉及的動物類群較多.雖然生態茶園雜食性動物各指數低于非生態茶園,但是生態茶園周邊毛竹、闊葉混交林及灌木,二者之間的土壤動物有一定程度的流動,土壤生態系統的復雜性、穩定性和多樣性對茶園土壤動物群落結構及穩定性具有很強的調節功能.
生態茶園海拔較高,冬季氣溫降低,干燥缺水及植被枯萎落葉等因素,導致兩種茶園四個功能類群的動物數量均有所減少,但總體表現由于周邊生境的影響,生態茶園各功能團在各季節中的個體數均高于非生態茶園(冬季植食性除外).生態茶園土壤動物的四個功能團類群,夏季和秋季的類群數、多樣性指數和豐富度指數均高于非生態茶園;而春季的植食性動物、雜食性動物和腐食性動物類群的各指數均低于非生態茶園;冬季植食性和雜食性動物類群各指數均低于非生態茶園,捕食性和腐食性動物類群表現為生態茶園高于非生態茶園.
季節氣候是引起土壤動物群落多樣性季節性動態變化的重要因素.廣東屬于亞熱帶地區,秋季溫度和濕度均適宜土壤動物的生存,因此在該季節兩個茶園土壤動物的個體數、物種數和多樣性指數高.生態茶園夏季和秋季的四個功能團類群個體數和類群數高于非生態茶園.春季持續的降雨沖刷,對部分土壤動物生存的空間環境造成嚴重破壞,動物群落的個體數量和物種數會減少,其多樣性指數低于夏、秋季節.茶園周邊生境是維持茶園土壤動物群落結構穩定性和較高多樣性的重要因子.生態茶園周邊為竹林、闊葉林和灌木雜草等復雜的生境,為土壤動物的生存提供了良好的食物資源、繁殖與生存環境,從而導致生態茶園土壤動物個體數和物種數多,群落多樣性高;而非生態茶園周邊環境遭到嚴重破壞,食物資源較少,一部分土壤動物喪失了棲息環境,其繁殖和生存都受到很大影響,導致個體數和物種數減少,多樣性降低,土壤動物群落結構遭到破壞而不穩定.因此,保護和建設良好的生態環境對茶樹科學種植管理以及提高茶葉質量具有重要意義.
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The Large Soil Animal Community and Seasonal Dynamics in Tea Plantations with Various Surrounding Habitats
LI Jin-lin,OU Li-li,HUANG Zhen-hui,HUANG Li-fang,WEI Shao-na,XU Jia-ming,XING Shu-wen*
(College of Food engineering and Biotechnology,Hanshan Normal University,Chaozhou,Guangdong,521041)
Plantations in Fenghuang mountain and Pingxi town were surveyed by using the ecological method,the composition and the dynamic differences of two types of soil animal community and nutrient group were analyzed.Moreover,we discussed the factors affecting the community structure and dynamic changes of soil animals in the two kinds of tea plantations.The results indicated that a total of 1 835 soil macrofauna individuals was captured and classified into 9 classes,22 orders and 69 families in the ecological tea plantation,accounting for 60.34%of the total catch of soil macrofauna.A total of 1 026 soil macrofauna individuals was captured and classified into 9 classes,19 orders and 53 families in the non-ecological tea plantation,accounting for 39.66%of the total catch of soil macrofauna.Individual number of every species in ecological tea plantation was higher than the ecological tea plantation.The dominant groups of the ecological tea plantation soil animal in summer,autumn and winter were lower than the non-ecological tea garden,and the common groups were higher than those of the non-ecological tea plantation.The number,variety,Shannon index and Simpson index of soil animal were higher in autumn and spring,low in winter.According to the analysis of soil animal in functional group diversity and composition,the predatory animals of ecological tea plantation were the main functional groups,which accounted for 38.53%of the total amount.The saprophagous soil fauna of the non-ecological tea plantation was the main functional groups,accounting for 41.29%of the total amount.In summer and autumn,the number,variety,Shannon index and richness index of each functional group in the ecological tea plantation were higher than the non-ecological tea plantation.The number,species and diversity index of predatory animals in spring and winter were higher than the non-ecological tea plantation,and herbivorous and omnivorous animals were lower than the non-ecological tea plantation.RDA sorting results showed that obvious distributing gradient existed between ecological and non-ecological tea gardens,which indicated the distribution of soil animals was affected by environmental factors,such as TN,TK,organic matter,moisture,temperature and vegetation of soil.To sum up,the surrounding environment of tea plantation is an important factor affecting the community structure of soil animals,and the major factor that affects the seasonal dynamic distribution of soil animals is climate.
ecological tea plantation;non-ecological tea plantation;soil macro-fauna;community;seasonal dynamic;functional group
Q 958.1
A
1007-6883(2017)03-0041-12
責任編輯周春娟
2016-12-16
廣東大學生科技創新培育專項資金(項目編號:pdjh2016b0320);廣東省教育廳特色創新項目(項目編號:2014KTSCX160);潮州市科技計劃項目(項目編號:2014N09);廣東省協同創新與平臺環境建設專項資金項目(項目編號:2014A070713039).
李金林(1993-),女,廣東揭陽人,韓山師范學院食品工程與生物科技學院2012級學生.邢樹文為通訊作者.