苗圃國槐林和沙棘林春季大型土壤動物群落格局差異

牛志文

(山西省太谷縣林業局，山西 太谷 030800)

1 引言

土壤是物種多樣性最為豐富的生境之一[1]，它為植被提供賴以生存的生活基礎，是陸地植物生存的載體，也為動物提供了生存空間。除了人為活動的影響，土壤動物的活動是改變土壤性質的主要力量，它們通過自身的生命活動對土壤有機質、水分、礦物質、氧氣，二氧化碳等的含量做出調節，另外它們的生命活動對土層通透性、質地、熱性質等也具有很大影響[2]。由于其重要的消費者地位且是特殊的分解者，導致了土壤動物的動態變化很大程度上影響著土壤生態系統的穩定，進而決定著該區域植被的生長發展狀況[3,4]。

本文通過研究國槐林和沙棘林大型土壤動物類群及數量以探索土壤動物與林分的關系，以更好地解釋穩定性與多樣性的相互作用，對生態系統的研究有一定的指導意義。

2 材料與方法

2.1 研究地概況

研究地選擇山西農業大學林業站，占地近70 hm2，站內混種多種苗木。林業站地處黃土高原，海拔790 m，屬暖溫帶大陸性氣候，春季較為干燥，夏季炎熱，降水集中在6～8月份，秋季涼爽多雨，冬季干旱少雪。全年日照平均為2300 h。站內土壤以褐土為主。

2.2 材料和試劑

2.2.1 研究材料

試驗選擇山西農業大學林業站人工國槐林和人工沙棘林的大型土壤動物為研究對象。人工國槐林為12年生，郁閉度0.90；沙棘林為12年生，郁閉度為0.85。林下草本多禾本科蒿屬，菊科以及旋花科植物。

2.2.2 研究試劑與儀器

75%乙醇，玻璃瓶，解剖針，尖頭鋼鑷，Olympus SZX7 研究級體視顯微鏡(日本，0.7×～56×)。

2.3 試驗方法

在選取的沙棘林和國槐林樣地中隨機各選取5個樣點，各個樣點分3層取土(0～15 cm，15～30 cm，30～45 cm)，以25 cm×25 cm規格取土樣，在分層采出的土樣中，以手撿法采集大型土壤動物，分別置于裝有75%乙醇溶液的玻璃瓶內，做好標記。將采集的樣品帶回實驗室，在體視顯微鏡下對樣品進行鑒定、分類并計數。

本次試驗每3 d采集一次樣本，共采集5次，得到的數據按日期分別統計。

2.4 數據分析

將所有實驗結果經Microsoft Excel 2013初步統計后，應用SPSS16.0統計分析軟件包進行t檢驗等一般的統計學分析，并計算群落特征與多樣性指數。

2.4.1 優勢度的劃分

將所得大型土壤動物進行分類統計，其個體數占捕獲總量的10%以上則為優勢類群(+++)，在1.0%～10.0%之間的為常見類群(++)，不足1.0%的為稀有類群(+)。

2.4.2 群落多樣性分析

不同林地的大型土壤動物多樣性采用以下4個指標測定。

(1) Shannon-Wiener 多樣性指數：

(1)

式(1)中：ni為第i類群的個體數；N為群落中所有類群的個體數；S為類群數。

(2)Pielou均勻性指數：

(2)

(3)Simpson優勢度指數：

(3)

式(3)中：Pi為Shannon-Wiener多樣性指數。

(4) 豐富度指數：

(4)

式(4)中：S為類群數；N為群落中所有類群的個體數。

2.4.3 群落相似性分析

采用Sorenson群落相似性系數(S)：

(5)

式中：C為兩個群落的共有類群數；A，B為兩個群落中各自的大型土壤動物類群數；0 ≤S< 0. 25 為極不相似，0. 25 ≤S< 0. 50 為中等不相似，0.50 ≤S< 0.75 為中等相似，0. 75 ≤S< 1. 0 為極相似。

3 結果與分析

3.1 大型土壤動物類群及個體數量

統計顯示，此次調查共捕獲大型土壤動物57個類群，共計801頭個體。其中人工國槐林有39類391頭，是總類群數的68.42%，占總個體數的48.81%；沙棘林有39類410頭，是總類群數的68.42%，占總個體數51.18%。

人工國槐林共有大型土壤動物39個類群391頭個體，其中蟻科的個體數為252頭，占總個體數的64.45%，是優勢類群；寡毛綱正蚯目(9)，柄眼目蝸牛科(8)，鞘翅目步甲科成蟲(5)，鞘翅目步甲科幼蟲(6)，鞘翅目金龜甲科幼蟲(8)，鞘翅目葉甲科幼蟲(11)，鱗翅目夜蛾科幼蟲(9)，直翅目蝗科(23)，彈尾目跳蟲科(11)的個體數分別占到總數的2.30%，2.05%，1.28%，1.53%，2.05%，2.81%，2.30%，5.88%，2.81%，為其常見類群。其余30個類群所占比例均小于1.0%，為稀有類群。

此次所獲大型土壤動物類群，沙棘林為38類，國槐林為39類。沙棘林和國槐林樣內蟻科都為優勢類群，常見類群均有正蚓目和蝸牛。

經t檢驗，國槐林和沙棘林大型土壤動物類群數和個體數均沒有顯著差異。

3.2 大型土壤動物功能類群比較

依據調查所獲的大型土壤動物類群的習性，按其食性分為四個大的生態功能群，捕食性功能群，植食性功能群，腐食性功能群和雜食性功能群。沙棘林中捕食性土壤動物類群最多，分屬16科，占總數的44.44%；其次為腐食性8科，占總數的22.22%；再次為植食性7科，占總數的19.44%；雜食性土壤動物最少,為5科，占總數的13.89%。人工國槐林中植食性土壤動物類群占比例最大，有13個科，占總數的35.14%；其次為捕食性12科，占總數的32.43%；再次為腐食性7科，占總數的18.92%；雜食性土壤動物最少，為5科，占總數的13.51%。國槐林與沙棘林相比，植食性土壤動物類群較多，而捕食性土壤動物則低于沙棘林。而兩者的雜食性土壤動物類群數相當。腐食性土壤動物類群數沙棘林稍高于國槐林。

3.3 大型土壤動物群落相似性

分析沙棘林與人工國槐林大型土壤動物群落相似性，兩者共有類群為20種，群落相似系數為0.52，在0.50和0.75之間，故為中等相似。

4 討論與結論

膜翅目蟻科均為優勢類群，其個體數都占到60.00%以上，說明蟻科適應力很強能在不同林分條件下穩定生存。沙棘林樣地中腐食性土壤動物個體數較人工國槐林多，其腐殖質更為豐富。如正蚯目的活動可以改善土壤物理性質，提高其通透性。國槐林中植食性土壤動物較為豐富，其對植物危害較為嚴重，需要加強人工管理措施，控制植食性害蟲發展。

沙棘林中捕食性土壤動物類群數為16，占到總類群數的44.44%，而作為低能量級的植食性土壤動物僅7類，占到總類群數的19.44%；人工國槐林中植食性土壤動物類群為13類，占到總類群數的35.14%，捕食性土壤動物類群數為12類，占總類群數的32.43%。兩者相比較而言，沙棘林位于能量級低端的物種豐富度低，在遭受破壞后其恢復能力較弱，國槐林中植食性土壤動物在類群數上基本與捕食性土壤動物相當，植食性土壤動物在個體數上高于捕食性土壤動物，故其生態系統更為穩定。

在大型土壤動物類群數和個體數上，沙棘林和國槐林沒有顯著差異，但國槐林的大型土壤動物功能群格局相較沙棘林更為均勻。在相同管理條件下，國槐林下的大型土壤動物群落格局略優于沙棘林。