廣州城市綠地大中型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與多樣性

夏 征，李智琦，陳暖遙，陳培煌，溫鵬花

（廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院，廣東廣州 510405）

0 引言

作為城市生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，土壤動(dòng)物是城市生物多樣性的重要組分，在土壤生態(tài)系統(tǒng)功能、植物群落動(dòng)態(tài)乃至居民健康中起著重要的作用[1-5]。土壤動(dòng)物可參與大部分的土壤生態(tài)過程，包括分解有機(jī)質(zhì)而促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)，改善土壤結(jié)構(gòu)而維持地力，指征土壤污染物而診斷土壤生態(tài)毒理狀況等[6-9]。目前土壤動(dòng)物研究已從農(nóng)田、森林等自然生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展到人為干擾的城市生態(tài)系統(tǒng)，使得不同人為干擾強(qiáng)度下土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)特征等成為研究熱點(diǎn)，而城市綠地土壤動(dòng)物也引起了人們的關(guān)注[10-15]。已有研究表明，土壤動(dòng)物對(duì)人為管理措施的響應(yīng)能通過物種豐富度、多樣性指數(shù)的變化來衡量[16-20]。因此，研究城市土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與多樣性對(duì)評(píng)估城市土壤質(zhì)量或城市生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)建設(shè)具有參考意義。廣州市是千年“花城”，也是快速城市化的中心城市，城市綠地類型豐富且環(huán)境差異較大，對(duì)廣州市5 種綠地類型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)和多樣性進(jìn)行分析研究，分析不同綠地類型土壤動(dòng)物的組成、捕食性及多樣性指數(shù)等，為今后進(jìn)一步探討城市土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、開展城市土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)工作奠定基礎(chǔ)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

廣州市（112°57′～114°03′E，22°26′～23°56′N）屬亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，年均氣溫21.4℃～21.9℃，最高溫（7月）可達(dá)38.7℃，最低溫（1 月）曾為-2.6℃（1963 年）。年降雨量1612～1909mm，主要集中在4—9 月，占全年降雨量的85%左右。全市森林覆蓋率41.6%，建成區(qū)綠地率38.3%，建成區(qū)綠化覆蓋率43.6%，人均公園綠地面積17.3m2[21]。

1.2 取樣和鑒定

根據(jù)廣州城市綠地特點(diǎn)，共設(shè)置公園綠地、區(qū)域綠地、道路綠地、單位附屬綠地、居住區(qū)綠地等綠地共382個(gè)采樣點(diǎn)。每個(gè)采樣點(diǎn)按對(duì)角線法選取5 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)用邊長(zhǎng)15cm×15cm 正方形線框收集地表凋落物層取一個(gè)混合樣，記作F0層（凋落層）；每個(gè)點(diǎn)周邊用直徑6cm的采土器分F1層（0～10cm）、F2層（10～30cm）、F3層（30～50cm）3 層取樣，分層各獲得3 個(gè)土樣。采集樣品立即帶回實(shí)驗(yàn)室，用干漏斗法對(duì)大中型土壤動(dòng)物進(jìn)行分離。所得標(biāo)本用75%的酒精保存，進(jìn)行分類鑒定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。參照尹文英《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》在體式顯微鏡下進(jìn)行分類鑒定及統(tǒng)計(jì)[22]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

土壤動(dòng)物群落多樣性使用Shannon－Wiener 多樣性指數(shù)（H），Pielou 均勻度指數(shù)（E）、Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（C）和Margalef 豐富度指數(shù)（D），計(jì)算公式如下。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠地類型土壤動(dòng)物群落組成特征

廣州城市綠地共捕獲土壤動(dòng)物124550 頭，隸屬3門12 綱29 目。其中，公園綠地共捕獲大中型土壤動(dòng)物40090 頭，隸屬于3 門11 綱28 目。優(yōu)勢(shì)類群為真螨目（Acariformes） 和彈尾目（Collembola），占總數(shù)比為87.57%；常見類群為等足目、纓翅目、雙翅目和膜翅目，總計(jì)占個(gè)體數(shù)8.09%，其他類群為稀有類群。從土壤動(dòng)物類群數(shù)及個(gè)體數(shù)來看，真螨目作為優(yōu)勢(shì)物種廣泛分布于各公園，且主要分布于凋落物層。區(qū)域綠地、道路綠地、單位附屬綠地和居住區(qū)綠地共獲得大中型土壤動(dòng)物84460 頭，其中，區(qū)域綠地26297 頭，道路綠地25378 頭，單位附屬綠地27097 頭，居住區(qū)綠地5687頭，隸屬于2 門8 綱20 目。優(yōu)勢(shì)類群為彈尾目和真螨目；常見類群為寡毛綱（Oligochaete）（1.16%）、等足目（Isopoda）（3.96%）、鞘翅目（Coleoptera）（1.64%）、雙翅目（Diltera）（1.51%）、膜翅目（Hymenoptera）（1.22%）；稀有類群包括蜘蛛目（Araneae）（0.43%）、石蜈蚣目（Lithobiomorpha）（0.04%）、地蜈蚣目（Geophilomorpha）（0.005%）、雙尾目（Diplura）（0.867%）、毛馬陸目（Polyxenida）（0.06%）、 球 馬 陸 目（Pillmillipedes）（0.29%）、狂蛇馬陸目（Orsiboe）（0.004%）、山蛩目（Spirobolida）（0.26%）、蟲齒目（Psocoptera）（0.056%）、纓翅目（Thysanoptera）（0.22%）、半翅目（Hemiptera）（0.03%）、直翅目（Orthoptera）（0.02%）、同翅目（Homoptera）（0.36%）和鱗翅目（Lepidoptera）（0.46%）。

2.2 不同綠地類型土壤動(dòng)物食性

廣州城市綠地植食類群30 類17471 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的14.0%；捕食類群20 類7415 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的6.0%；腐食類群79 類91619 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的73.5%；雜食類群21 類8045 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的6.5%，如圖1 所示。

圖1 廣州城市綠地土壤動(dòng)物食性

2.3 不同綠地類型土壤動(dòng)物垂直分布特征

不同綠地類型土壤動(dòng)物垂直分布如圖2 所示，F(xiàn)0層（凋落層）、F1層（0～10cm）、F2層（10～30cm）和F3層（30～50cm）的大中型土壤動(dòng)物隨著土層深度的增加而急劇降低。公園綠地F0層土壤動(dòng)物38927 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的31.3%，區(qū)域綠地F0層土壤動(dòng)物23508 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的18.9%，道路綠地F0層土壤動(dòng)物21865頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的17.6%，單位附屬綠地F0層土壤動(dòng)物24418 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的19.6%，居住區(qū)綠地F0層土壤動(dòng)物5561 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的4.5%；公園綠地F1層土壤動(dòng)物817 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.7%，區(qū)域綠地F1層土壤動(dòng)物2081 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的1.7%，道路綠地F1層土壤動(dòng)物1643 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的1.3%，單位附屬綠地F1層土壤動(dòng)物1972 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的1.6%，居住區(qū)綠地F1層土壤動(dòng)物76 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.1%；公園綠地F2層土壤動(dòng)物169頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.1%，區(qū)域綠地F2層土壤動(dòng)物388 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.3%，道路綠地F2層土壤動(dòng)物1694 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的1.4%，單位附屬綠地F2層土壤動(dòng)物227 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.2%，居住區(qū)綠地F2層土壤動(dòng)物25 頭；公園綠地F3層土壤動(dòng)物177頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.1%，區(qū)域綠地F3層土壤動(dòng)物320 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.3%，道路綠地F3層土壤動(dòng)物177 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.1%，單位附屬綠地F3層土壤動(dòng)物480 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的0.4%，居住區(qū)綠地F3層土壤動(dòng)物25 頭。

圖2 不同綠地類型土壤動(dòng)物垂直分布特征

2.4 不同綠地類型土壤動(dòng)物多樣性

不同綠地類型大中型土壤動(dòng)物多樣性、均勻度、優(yōu)勢(shì)度和豐富度結(jié)果顯示，公園綠地土壤動(dòng)物Shannon&Weiner 多樣性指數(shù)（H）為3.4980，Pielou 均勻度指數(shù)（E）為0.8153，Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（C）為0.0449，Margalef 豐富度指數(shù)（D）為11.1952；區(qū)域綠地土壤動(dòng)物H 為3.1239，E 為0.7761，C 為0.0732，D 為9.4892；道路 綠 地 土 壤 動(dòng) 物H 為3.0542，E 為0.8108，C 為0.0649，D 為6.7877；單位附屬綠地土壤動(dòng)物H 為3.1388，E 為0.8108，C 為0.0614，D 為6.9814；居住區(qū)綠地土壤動(dòng)物H 為2.4688，E 為0.9116，C 為0.0993，D 為3.5262，如圖3 所示。

圖3 不同綠地類型土壤動(dòng)物多樣性

3 結(jié)語

（1）廣州城市綠地共獲得大中型土壤動(dòng)物124550頭，隸屬于3 門12 綱29 目或亞綱。優(yōu)勢(shì)類群為真螨目和彈尾目，常見類群為等足目、纓翅目、雙翅目和膜翅目，總計(jì)占個(gè)體數(shù)8.09%，其他類群為稀有類群，總計(jì)占個(gè)體數(shù)7.62%。

（2）廣州城市綠地共獲得大中型土壤動(dòng)物屬于5 個(gè)食性的動(dòng)物類群，其中，腐食類群79 類91619 頭，占總捕獲個(gè)體數(shù)的73.5%。

（3）廣州城市綠地大中型土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量及類群數(shù)量都以F0層占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其次為F1層，F(xiàn)2和F3層土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量及類群數(shù)量急劇降低。凋落物層是大中型土壤動(dòng)物集居的場(chǎng)所，由于植物的生長(zhǎng)發(fā)育需要大量的有機(jī)質(zhì)，而生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的有機(jī)殘?bào)w則會(huì)留在土壤表層，經(jīng)分解者的分解變?yōu)楦迟|(zhì)，給大中型土壤動(dòng)物提供營(yíng)養(yǎng)成分，因此凋落物層土壤動(dòng)物數(shù)量和類群最多。

（4）廣州市城市綠地大中型土壤動(dòng)物Shannon&Weiner 多樣性指數(shù)為3.6000，Pielou 均勻度指數(shù)為0.7216，Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)為0.0473，Margalef 豐富度指數(shù)為17.6110。其中，公園綠地土壤動(dòng)物多樣性指數(shù)最大，居住區(qū)綠地的多樣性指數(shù)最小，區(qū)域綠地、道路綠地和單位附屬綠地的動(dòng)物多樣性指數(shù)之間沒有明顯差異。