臺風災害對常綠闊葉林大型土壤動物功能類群的影響

葉　岳，唐文武，姜玉霞

（肇慶學院 生命科學學院，廣東 肇慶　526061）

YE Yue，TANG Wenwu，JIANG Yuxia

(School of Life Sciences,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)

臺風災害是當前人類面臨的全球性重大問題之一，在我國發生頻率非常高，影響也非常嚴重.廣東省位于太平洋西岸，瀕臨南海，是臺風災害發生頻率最高，影響最大地區,位于廣東西部的肇慶市幾乎每年都會面臨臺風災害[1].2013年尤特臺風帶來的強降雨過程曾造成肇慶市5個縣（市）的75個鄉鎮受災，農作物受災面積1191.16 Km2[2].以往自然災害研究，主要圍繞雨雪冰凍對森林生物群落造成的強烈影響[3]，例如喬木[4]、鳥類[5]、林下植被的演替[6]，人工林土壤動物的影響[7]等，但因臺風的不確定性，缺乏對臺風災害對土壤動物功能類群的影響研究.

研究臺風災害對常綠闊葉林下大型土壤動物功能類群影響，旨在了解臺風災害干擾后大型土壤動物功能類群的變化，準確評估臺風災害對森林生態系統的影響，為受損森林生態系統的修復與重建提供依據.根據青木淳一等人[8-9]的研究把大型土壤動物群落按功能組成劃分為5類，即植食性、腐食性、枯食性、捕食性和雜食性.這種分類方法對簡化研究環節、探討土壤動物在森林生態系統中的功能作用大有裨益.

1　研究區概況及研究方法

1.1　研究區概況

肇慶市位于廣東省西部地區，北緯22°47′～24°24′，東經111°21′～112°52′，屬熱帶、亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫21.5℃，年平均降雨量1800mm，相對濕度80%，為廣東省主要林區之一，研究選取常綠闊葉林分布最廣的北嶺山森林公園作為采樣樣點.北嶺山森林公園地處肇慶市端州區北郊，最高海拔758.7m.

1.2　研究方法

1.2.1采樣時間和采樣方法

2016年8月2日，臺風“妮妲”在廣東沿海登陸，登陸時中心附近最大風力14級，當日17時經肇慶封開縣向西移出.這次臺風造成的強降雨等自然災害嚴重影響了珠江三角洲和粵東西北部分地區.

研究分兩次采樣，2016年7月（臺風登陸前）第一次采樣，2016年9月（臺風登陸后）第二次采樣，并同2015年7月和9月調查的數據進行對照.

根據北嶺山森林公園地理情況，選擇離人行道50m外樣地，避開倒樹、樹樁等，隨機選取3個樣點，取樣面積為25 cm×25 cm，并按0～5、5～10、10～15 cm 3個土層取樣.每次選3個樣地，每個樣地選3個取樣點，1個樣點分3層取樣，合計27份樣本.2015和2016年各采樣2次，共4次，總計108份樣本.

采用國際通用的手撿法對大型土壤動物進行收集，分類采用尹文英[10]的方法.

1.2.2數據分析

利用軟件spss13.0對實驗數據進行統計與分析.

2　結果與分析

2.1　功能類群組成

由表1可知，2015年捕獲大型土壤動物951只，2016年捕獲大型土壤動物277只，共1228只，分別隸屬4門8綱16目，其中2015年隸屬3門8綱12目，2016年隸屬3門7綱11目.

大型土壤動物功能類群為：植食性2種包括腹足綱、直翅目，個體數占總數的0.41%；腐食性3種包括寡毛綱、真螨目、彈尾目，個體數占總數的18.81%；枯食性7種包括等足目、倍足綱、蜚蠊目、白蟻、嚙目、鱗翅目、雙翅目，個體數占總數的34.28%；捕食性4種包括蜘蛛目、盲蛛目、蜈蚣目、纓翅目，個體數占總數的9.61%；雜食性4種包括線蟲、革翅目、鞘翅目、螞蟻，個體數占總數的36.89%.

經過統計，腐食性、枯食性和雜食性3類大型土壤動物功能類群個體數量占捕獲數的89.98%，所以腐食性、枯食性和雜食性3類為研究的主要功能類群，是否是肇慶北嶺山主要功能類群待進一步研究.

表1　大型土壤動物功能類群個體數比較

2.2　功能類群雙因素方差方析

從表2可知，2016年采樣時間、土層和采樣時間*土層（交互作用）的P＞0.05,差異不顯著.2015年采樣時間、土層和采樣時間*土層（交互作用）的P＞0.05,差異不顯著，但土層P＞0.01,差異極顯著.

表2　功能類群的雙因素方差分析

2.3　主要功能類群的雙因素方差分析

腐食性、枯食性和雜食性為研究的主要功能類群.雙因素方差分析表明(如表3和表4所示），主要功能類群對年間影響因子響應不同.2016年主要功能類群P＞0.05,均達不到顯著水平；而2015年僅土層P＞0.05,說明土層對枯食性大型土壤動物和雜食性大型土壤動物影響達到極顯著水平，而對腐食性大型土壤動物影響達到顯著水平.

表3　主要功能類群的雙因素方差分析(2016年)

表4　主要功能類群的雙因素方差分析（2015年）

2.4　功能類群垂直結構的對比

圖1和圖2表明2015年7、9月份功能類群在土層中有明顯的表聚性.圖3和圖4表明2016年7、9月份功能類群在土層的變化與2015年同期不同，總體表聚性不明顯，其中明顯變化為雜食性螞蟻.

圖1　2015年7月份功能類群在土層中的個體數量（只）　

圖2　2015年9月份功能類群在土層中的個體數量（只）

圖3　2016年7月份功能類群在土層中的個體數量（只）　

圖4　2016年7月份功能類群在土層中的個體數量（只）

3　結論和討論

3.1　大型土壤動物功能類群的變化

腐食性、枯食性和雜食性3類大型土壤動物功能類群為研究的主要功能類群.2015年以寡毛綱（腐食性），等足目（枯食性）和螞蟻（雜食性）為優勢功能類群，而2016年臺風后則以雜食性鞘翅目和螞蟻為主,寡毛綱（腐食性）和等足目（枯食性）成為常見功能類群.本研究與其他學者的[11]研究非常相似,個體數量變化對自然干擾有明顯響應.2016年臺風后，寡毛綱（腐食性），等足目（枯食性）個體數量相較臺風前有所增加，但個體數量增加緩慢，比2015年同期個體數量差距大.臺風后，雜食性鞘翅目個體數量與2015年同期相比有所增加，雜食性螞蟻個體數量幾乎恢復到了2015年同期的水平（表1）.一方面，螞蟻作為先鋒種群聚集，分解枯枝落葉，能增加土壤微生物數量，對恢復生態系統起到一定作用；另一方面，潮濕和悶熱的林內環境利于地表腐殖質的分解（2016年7月，溫度31℃，濕度74%；9月，溫度30℃，濕度95%），容易滋生土壤微生物，此時林內雜食性大型土壤動物對環境變化響應明顯，數量增加較快，大型土壤動物通過對腐殖質的初步咀嚼，在微生物作用下分解為各種簡單的化合物，有利于腐食性和枯食性大型土壤動物數量的增長，因此，雜食性土壤動物在惡劣環境中的土壤食物網占有重要的地位.綜上所述，臺風災害擾亂了林內的大型土壤動物功能類群與周圍環境之間的動態平衡，臺風過后使螞蟻發展為優勢類群.

3.2　大型土壤動物垂直結構上的分布情況

臺風帶來的暴雨會造成森林生態系統的地表形成徑流和泥石流[12]，從而影響大型土壤動物在垂直結構上的分布情況，但此次臺風干擾前后，臺風對大型土壤動物在土壤中垂直結構分布上的影響不顯著，這在一定程度上說明北嶺山森林生態系統植被覆蓋率較高，林下土壤結構穩定性較好，這與其他研究一致[7,13].有研究表明，相較于中小型土壤動物，大型土壤動物由于生活史周期相對較長，可以作為環境變化的敏感指標[7]，而此次調查發現2015年土層中大型土壤動物功能類群達到顯著水平，而2016年臺風帶來暴雨對大型土壤動物在垂直方向上的影響不顯著，說明臺風帶來的暴雨把原有土壤水熱條件平衡打破，造成土層對大型土壤動物功能類群影響減弱.本研究結果與學者[7]研究災害天氣對大型土壤動物群落結構沒有影響結果類似.

利用2015年同期的監測數據作為災前正常水平的參照,開展了大型土壤動物調查.突發性的氣候干擾對大型土壤動物功能類群影響是明顯的，僅從數量、優勢類群方面研究可能有一定局限性，今后還將對森林生態系統中大型土壤動物功能類群開展系統、長期的定位監測.

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