牡丹種植密度對土壤動物群落特征的影響

楊禮通，楊 麗，張文靜，雷應雪，張 萍，蔡曉林

（1.彭州市規劃和自然資源局，四川彭州 611930；2.彭州市天彭牡丹保育發展中心，四川彭州 611930）

隨著園林花卉產業的發展，牡丹等觀賞植物的栽培規模不斷擴大，其對土壤生態系統的潛在影響也引起了人們的關注。種植密度作為重要的栽培管理因素，可能會通過影響土壤中的微生物和動植物群落，影響土壤的健康和生態功能[1]。土壤動物在土壤生態系統中扮演著重要的角色，參與了生態平衡的維持，并在食物鏈中居于關鍵位置，與土壤中的微生物相互作用，促進了微生物的活動[2-3]。本文研究不同牡丹種植密度下土壤中的動物多樣性、群落結構和功能，旨在實現牡丹栽培與土壤生態系統保護之間的平衡，為園林花卉生產和生態系統健康提供支持。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于四川省彭州市天彭牡丹保育中心，屬于四川盆地亞熱帶濕潤氣候區，氣候溫潤，季節性明顯，海拔1 100 m，年均氣溫15.9 ℃，溫度最高月（7 月）平均氣溫25.1 ℃，溫度最低月（1 月）平均氣溫5.3 ℃；無霜期長，雨量充沛，年均降水量為867 mm，降水季節分配不均，集中于7—9 月；雨熱同期，日照偏少，年日照時間為1 131.0 h。

1.2 試驗方法

2021 年6 月，在基地選取5 個種植密度分別為D1（40 cm×60 cm）、D2（50 cm×70 cm）、D3（60 cm×80 cm）、D4（70 cm×90 cm）、D5（80 cm×100 cm）的樣地，各樣地內隨機設置3 個面積為50 cm×50 cm 的樣方。采用手撿法收集大型土壤動物，采用環刀自上而下依次采集土樣，采用Tullgren 干漏斗法進行分離，并在解剖鏡下進行檢計數和分類，土壤動物的分類參照《中國土壤動物檢索圖鑒》[4]。

1.3 測定指標

采用Shannon-Wiener 多樣性指數、密度-類群指數、Pielou 均勻度指數和Simpson 優勢度指數對土壤動物群落多樣性特征進行分析[5]。

Shannon-Wiener 多樣性指數H'的計算公式為

式中：ni為第i個類群的個體數；N為所有類群的個體數。

Pielou 均勻度指數J的計算公式為

式中：s為類群數。

Simpson 優勢度指數C的計算公式為

密度-類群指數DG的計算公式為

式中：nimax為各群落中第i類群的最大個體數；g為群落中的類群數；G為各群落所包含的總類群數；Di即在D個群落中第i個類群出現的概率。

1.4 數據處理

數據的處理和分析采用Excel 2013 及SPSS 25.0完成。

2 結果與分析

2.1 土壤動物群落組成

如表1 所示，本次共采集到各類土壤動物33 個類群，土壤動物平均密度為14 188.329 個·m-2，以矮蒲螨科和搖蚊科為優勢類群（多度+++），常見類群有帶絲蚓科等15 個類群（多度++），正蚓科等16 個類群為稀有類群（多度+）。土壤動物各類群等級劃分：個體密度大于捕獲總量密度10.0%及以上的為優勢類群（+++），占1.0 %～10.0 %的類群為常見類群（++），不足1.0 %的類群為稀有類群（+）。

表1 土壤動物群落組成統計

2.2 土壤動物群落變化特征

2.2.1 水平變化

從表2 可以看出，隨著牡丹種植密度的增加，土壤動物密度呈現上升的趨勢，其中樣地D1 土壤動物密度顯著低于其他4 個種植密度（p＜0.05），樣地D5 土壤動物密度顯著高于D2、D3 和D4（p＜0.05）。不同牡丹種植密度下，土壤動物類群數在D1、D2、D3、D4 樣地中呈現較穩定的狀態，各樣地間土壤動物類群數差異不顯著（p＞0.05），但隨著種植密度的進一步增加，土壤動物類群數在D5 樣地中呈現較大幅度的增長。

表2 牡丹種植密度對土壤動物密度和類群數的影響

2.2.2 垂直變化

從圖1 和圖2 可以看出，不同牡丹種植密度條件下，土壤動物密度總體上隨著土層的加深而減少；從不同種植密度方面分析，各土層土壤動物密度總體上隨著牡丹種植密度的增加而增加，其中，D5 樣地0～5 cm 土層動物密度顯著高于其他樣地（p＜0.05）。土壤動物類群數的變化規律與土壤動物密度總體上一致，即同一密度下，土壤動物類群數隨著土層的加深而減少，同一土層不同種植密度土壤動物類群數隨種植密度的增加而上升。

圖1 同種植密度土壤動物密度特征

圖2 不同種植密度土壤動物類群數

2.3 土壤動物群落多樣性特征

采用密度-類群指數、多樣性指數H'、均勻性指數J 和優勢度指數C 對不同牡丹種植密度下的多樣性特征進行分析，結果見表2。可以看出，隨著牡丹種植密度的增加，土壤動物群落密度-類群指數、多樣性指數和均勻性指數總體上呈現上升的趨勢，而土壤優勢度指數則呈現波動下降的趨勢。表明牡丹種植密度的增加，促進了土壤動物各類群的平衡發展，低密度種植更容易造成小部分土壤動物類群數量占比升高，從而導致優勢度指數增加。

3 結論與討論

不同牡丹種植密度對土壤動物群落密度、類群數及多樣性指數產生了一定影響，這種影響可能主要來自不同種植密度下土壤環境條件的改變。牡丹根系密度和植被覆蓋度可能對土壤環境產生重要影響，牡丹根系密度較高，也可能會改變土壤的質地，有助于水分保持，為土壤動物提供更多的食物來源和舒適的棲息地，吸引不同種類的土壤動物，從而改變土壤動物的生態位分配。