陜西省黃河濕地春季不同土地利用方式下中小型土壤動物多樣性研究

李維娜 胡慶玲 郝轉

摘要：2019年4月在陜西省黃河濕地區域選取3塊不同土地利用方式下的土壤并進行采樣，對中小型土壤動物多樣性進行研究。結果顯示，共獲得中小型土壤動物51頭，隸屬于1門2綱9目，全部歸屬于節肢動物門，其中昆蟲綱為優勢類群，占總捕獲動物數的60.8%，蛛形綱占總捕獲動物數的39.2%。3種不同土地利用方式下的中小型土壤動物多樣性指數與均勻度指數均具有明顯差異，其中渭河流域河灘濕地的多樣性指數與均勻度指數均高于其他2種濕地類型，鹵陽湖鹽堿濕地的多樣性指數與均勻度指數較低，原因可能與鹵陽湖鹽堿濕地的鹽堿化及土壤的其他理化性質有關。

關鍵詞：土地利用方式;中小型土壤動物;多樣性;陜西省黃河濕地

Abstract： In April 2019， three soils samples of different land use patterns were selected and sampled in the Yellow river wetland of Shaanxi province to study the diversity of small and medium-sized soil animals with different land use patterns. The results showed that a total of 51 small and medium-sized soil animals were obtained， belonging to 1 phylum， 2 classes and 9 orders respectively. All the soil animals belonged to Arthropod， among which， Insecta was the dominant group， accounting for 60.8% of the total captured animals， Arachnids accounted for 39.2% of the total captured animals. The diversity index and uniformity index of the small and medium-sized soil animal under three different ways of land use showed obvious difference. The diversity index and uniformity index of riverine wetland in Wei river basin were higher than those of the other two wetland types， and the diversity index and uniformity index of saline-alkali wetland in Luyang lake were the lowest. The reason may be related to the salinization of saline-alkali wetland in Luyang lake and other physicochemical properties of soil quality related.

Key words： patterns of land use; small and medium-sized soil animal; diversity; Yellow river wetland of Shaanxi province

濕地生態系統是一種界于陸地生態系統與水域生態系統之間的過渡生態系統，具備水域與陸地生態系統的雙重性質[1]。土壤動物是指終生或者某一發育階段在土壤中度過的且對土壤具有一定影響的動物類群[2]。它們的數量及類群十分龐雜，主要包括節肢動物、軟體動物等，根據其個體特征及棲息環境又可分為若干類型。土壤動物與土壤微生物和植物根系共同組成地下生物群落結構[3]，是濕地生態系統中的重要組成之一，具有非常重要的作用，如分解動植物殘體進行物質循環、對土壤進行疏松、維護土壤生態系統的理化性質及生物種群的繁衍、反映土壤的污染情況等[4]。研究表明，土壤動物對土壤肥力的保持以及土壤生產力的提高具有十分重要的作用，并且作為指示生物的一種，對土壤的質量評價極其重要[5，6]。

中國從20世紀70年代末才開始進行土壤動物生態學研究[7]。多數學者一般采用大型土壤動物進行濕地區域土壤污染的檢測[8]和濕地區域不同土地利用方式下土壤動物的多樣性研究[9，10]。目前，各地區對不同土地利用方式下的土壤動物研究依然以大型土壤動物的研究為主，對中小型土壤動物的研究較少。林蘭穩等[11]對廣州市東郊4種不同利用類型的土地（水稻田、蔬菜地、果園旱地、林地）土壤動物多樣性進行了研究，結果表明土地的利用方式對土壤動物多樣性影響明顯，并且在不同的土地利用方式下，土壤動物的豐富度隨著土層深度的增加而不斷減少。王金鳳等[12]通過使用樣方法及干濕漏斗法對上海市不同土地利用類型的中小型土壤動物進行了采樣、分析及多樣性和均勻度指數的計算，認為中小型土壤動物的群落結構及多樣性易受到不同土地利用方式的影響。朱永恒等[13]通過對長江中下游地區不同利用方式的農田內中小型土壤動物多樣性指數的計算和分析，認為中小型土壤動物群落結構與多樣性易受到農田土地利用方式及利用措施的影響。吳玉紅等[14]對四川省紫色土丘陵區4種不同土地利用方式的中型土壤動物多樣性進行了研究，結果表明中型土壤動物的群落結構及多樣性指數明顯受到了土地利用方式的影響。王海霞等[15]對松嫩草原區農牧復合系統內的農田、草地和林地3種不同的土地利用方式的土壤進行取樣，研究了中小型土壤動物的群落特征，認為中小型土壤動物的群落結構及分布易受到土地利用方式和人為活動因素的影響。肖紅梅等[16]在內蒙古自治區中部農牧交錯區選取了4種不同土地利用方式的土壤進行取樣，分析了中小型土壤動物的群落結構特征及影響因素，結果表明中小型土壤動物的分布及群落結構易受到土地不同利用方式的影響，并且隨著土層深度的增加，具有明顯的分層現象。

目前，關于濕地不同土地利用方式下土壤動物多樣性的研究較少。本研究以陜西省黃河濕地為研究區，探討不同土地利用方式及環境因素對中小型土壤動物群落的的影響，以期為濕地的利用與保護及中小型土壤動物多樣性保護提供科學依據。

1 研究區概況與方法

1.1 研究區概況

陜西省黃河濕地（110°10′—110°36′E，34°36′—35°40′N）位于關中平原東部，北起龍門，南到潼關，是中國最大的內陸河流濕地之一，同時也是中國黃河中游地區面積最大的濕地之一。其面積為43 508.6 hm2，南北長為132.5 km，包含有渭河、涇河及洛河等流域濕地。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設置 4月中旬選取天氣晴朗且氣溫適宜的一天采集樣本，在陜西省黃河濕地中不同土地利用方式選取3種不同類型的樣地進行土壤取樣。3塊樣地分別為渭南市蒲城縣鹵陽湖鹽堿濕地、臨渭區渭河流域河灘濕地以及臨渭區渭河流域開墾農田濕地。每次隨機選取3個樣點，利用環刀進行取樣，并且按照0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm等距3層進行取樣，將所采集土壤樣本帶回實驗室用干漏斗分離中小型土壤動物。隨后依據《中國土壤動物檢索圖鑒》[17]對分離出來的中小型土壤動物進行分離與鑒定。

1.2.2 環境參數 ①土壤含水量。采用干燥法進行測定。②土壤pH。用天平稱取5 g風干土樣，放入試管中，加入15 mL去離子水，試管口加塞后充分進行振蕩，放置澄清后用pH試紙進行測定與比對，并記錄數據[6]。③土壤溫度。采用地溫計進行測定。測定時將3支不同長度（5、10、15 cm）的地溫計插入土壤中，間隔30～40 min后拔出，讀取并記錄顯示的溫度數字。具體監測結果見表1。

1.2.3 數據處理及分析方法

1）多樣性指數的計算。

式中，H為Shannon-Weiner多樣性指數;Pi=? ?ni/N，ni為第i類群的個體數，N為群落中所有類群的個體總數;S為類群數。

2）均勻度指數及群落相似性指數的計算。

式中，E為Pielou均勻度指數，Hmax為H的最大值。

3）利用以上數據對陜西省黃河濕地3種不同土地利用方式下中小型土壤動物物種多樣性及其影響因素進行系統分析。

式中，q為Jaccard指數，表示群落相似性;a為所分離出的群落A類群數;b為所分離出的群落B類群數;而c為所分離出的群落A和B共有類群數。0

2 結果與分析

2.1 陜西省黃河濕地不同土地利用方式下土壤動物數量及種類組成

通過采樣及鑒定整理，陜西省黃河濕地不同土地利用方式下中小型土壤動物的類群組成見表2。由表2可知，3塊樣地共獲得中小型土壤動物51頭，均屬節肢動物門，分屬于2綱9目，昆蟲綱與蛛形綱為優勢類群。其中，蛛形綱占所分離出的中小型土壤動物總數的39.2%，且全部歸屬于蜱螨目和盲蛛目，蜱螨目數量較多，占蛛形綱總數的75.0%;昆蟲綱門類較多，但多屬于常見類群，占所分離出的中小型土壤動物總數的60.8%，主要有半翅目、雙翅目、彈尾目、雙尾目、原尾目、鞘翅目與膜翅目，其中彈尾目數量最多，占昆蟲綱總數的48.4%，鞘翅目數量最少，占昆蟲綱總數的3.2%，其他動物類群數量為2～5頭。3種不同土地利用方式下中小型土壤動物類群數量差異較為明顯，表現為開墾農田濕地（22頭）>鹽堿濕地（18頭）>河灘濕地（11頭）。

2.2 陜西省黃河濕地不同土地利用方式下中小型土壤動物的垂直分布

陜西省黃河濕地不同土地利用方式下的中小型土壤動物的垂直分布特點及特征見表3。由表3可知，3種土地利用方式下的中小型土壤動物總數隨著土壤深度的增加而減少。在3種不同土地利用方式下，0～5 cm土層中小型土壤動物個體總數最多，占所分離出來的土壤動物個體總數的52.9%，蜱螨目與彈尾目為優勢類群;5～10 cm土層中小型土壤動物在不同土地利用方式下分布較為均勻，但隨著取樣深度的增加數量有所減少，占所分離出的土壤動物個體總數的25.5%，該土層各動物的種類組成較為相似并且種類較少，優勢類群無法區分;10～15 cm土層中小型土壤動物分布較少，占分離出的土壤動物個體總數的21.6%。

通過比較3種不同土地利用方式下的中小型土壤動物數量隨土層溫度的變化，發現在適當的溫度范圍內，溫度越高，土壤動物的數量越多。

2.3 陜西省黃河濕地不同土地利用方式下中小型土壤動物的群落特征

2.3.1 群落物種的多樣性與均勻度指數 由表4可知，陜西省黃河濕地3種不同土地利用方式下的中小型土壤動物的群落物種多樣性指數分布在1.373～1.649，均勻度指數分布在0.852～0.921，二者均表現為渭河河灘濕地>鹵陽湖鹽堿濕地>渭河開墾農田濕地，表明不同土地利用方式下中小型土壤動物種類分布不均。

2.3.2 群落的相似性指數 由表5可知，開墾農田濕地與河灘濕地土壤動物群落比較相似，相似性指數為0.571;開墾農田濕地與鹽堿濕地土壤動物群落較為不相似，相似性指數為0.375;鹽堿濕地與河灘濕地土壤動物群落極不相似，相似性指數為0.232。

3 小結與討論

根據測定的環境參數可知，河灘濕地的土壤含水量最高，開墾農田濕地的土壤含水量最少。原因可能是由于河灘濕地接近渭河河流，水分不斷的滲透入周圍土壤之中，導致河灘濕地的含水量高于其他2塊樣地。開墾農田濕地中，由于人類活動及農田灌溉時間的不同，導致了開墾農田濕地含水量最低。通過對3塊樣地pH的比對得出，由于鹵陽湖鹽堿濕地的鹽堿化程度過高，使得pH高于渭河流域開墾農田濕地與河灘濕地。相反，河灘濕地與開墾農田濕地的pH較為接近，原因可能是兩者都處于渭河流域附近，環境參數大致相同。

通過比較陜西省黃河濕地3種不同土地利用方式下中小型土壤動物的物種數量變化及其垂直變化，表明3個采樣點以及采樣點各土層的土壤動物數量均不相同。隨著采樣深度的不斷增加，各土層的中小型土壤動物總數及類群在不斷減少，且溫度越低，土壤動物的數量越少。原因可能是在適當溫度范圍內，溫度越高，則越有利于土壤動物的繁殖與發育，最終使土壤物種數量得到增長。

3種不同土地利用方式下的濕地中，多樣性指數與均勻度指數都表現為渭河流域河灘濕地>鹵陽湖鹽堿濕地>渭河流域開墾濕地。渭南流域河灘濕地的中小型土壤動物群落的物種數量最少，但多樣性指數與均勻度指數要高于另外2種土地利用類型。

參考文獻：

[1] 呂憲國. 濕地科學研究進展及研究方向[J]. 中國科學院院刊，2002（3）：170-172.

[2] 尹文英. 土壤動物學研究的回顧與展望[J]. 生物學通報，2001，36（8）：1-3.

[3] 艾尼瓦爾·吐米爾，余曙光. 烏魯木齊北郊不同土地利用方式下大中型土壤動物群落分布特征[J]. 生態與農村環境學報，2008， 24（2）：36-40.

[4] 方 玲. 土壤動物及其作用簡介[J]. 中學生物學，2006，22（5）：6-8.

[5] LENOIR L，PERASON T，BENGTESAON J，et al. Bottorn-up or top-down control in forest soil microcosms？Effect of soil fauna on fungal biomass and C/N mineralization[J]. Biology and fertility of soils， 2007， 43（3）：281-294.

[6] GARDI C，TOMASELLI M， PARISI V. Soil quality indicators and biodiversity in northern Italian permanent grasslands[J].? European journal of soil biology， 2002， 38：103-110.

[7] 張榮祖，楊明憲，陳 鵬，等. 長白山北坡森林生態系統土壤動物初步調查[J]. 森林生態系統研究，1980（1）：139-152.

[8] 葉 岳，姜玉霞，趙則海. 大型土壤動物作為指示生物研究的現狀與展望[J]. 安徽農業科學，2012， 40（17）：9320-9322.

[9] 葛寶明，孔軍苗，程宏毅，等.? 不同利用方式下土地秋季大型土壤動物群落結構[J]. 動物學研究，2005，26（3）：272-278.

[10] 葛寶明，程宏毅，鄭 祥，等.? 浙江金華不同城市綠地大型土壤動物群落結構與多樣性[J]. 生物多樣性，2005，13（3）：197-203.

[11] 林蘭穩，鐘繼洪，譚 軍，等. 土地利用方式對土壤動物多樣性的影響[J].? 生態環境學報， 2012， 21（10）：1678-1682.

[12] 王金鳳，由文輝. 上海市不同土地利用類型春季中小型土壤動物群落結構研究[J]. 生態環境學報， 2007， 16（4）：1238-1243.

[13] 朱永恒，張 衡，韓 斐，等. 長江中下游地區農田土地利用對中小型土壤動物群落的影響[J]. 土壤通報，2014，45（2）：314-319.

[14] 吳玉紅，林超文，蔡青年，等.? 四川紫色土丘陵區不同土地利用方式下中型土壤動物群落結構[J]. 生態學雜志，2009，28（2）： 277-282.

[15] 王海霞，殷秀琴，周道瑋. 松嫩草原區農牧林復合系統中小型土壤動物群落生態研究[J]. 應用生態學報，2003，14（10）：1715-1718.

[16] 肖紅梅，劉新民.? 內蒙古中部農牧交錯區中小型土壤動物群落特征研究[J].? 內蒙古師范大學學報，2005，34（1）：96-101.

[17] 尹文英. 中國土壤動物檢索圖鑒[M]. 北京：科學出版社，1998.