王意錕 金愛(ài)武 朱強(qiáng)根 張四海 唐世剛

(麗水學(xué)院,麗水，323000)

毛竹林不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下土壤動(dòng)物群落特征1)

王意錕 金愛(ài)武 朱強(qiáng)根 張四海 唐世剛

(麗水學(xué)院,麗水，323000)

2013年7月份，采用干漏斗法對(duì)浙西南山區(qū)3種不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下的毛竹林(粗放經(jīng)營(yíng)毛竹林、筍竹兩用林和筍用林)的土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果表明： 隨著毛竹林經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度的增大，各功能種團(tuán)土壤動(dòng)物類群數(shù)、個(gè)體數(shù)明顯下降； 粗放經(jīng)營(yíng)的毛竹林和筍竹兩用林土壤動(dòng)物多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)較高，毛竹筍用林相對(duì)較低，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)在各經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度間差異不顯著(p>0.05)； 與粗放經(jīng)營(yíng)毛竹林相比，集約經(jīng)營(yíng)的毛竹筍用林地土壤密度增大，土壤有機(jī)質(zhì)和全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。彈尾目、蜱螨目等主要優(yōu)勢(shì)類群，個(gè)體數(shù)與土壤密度呈負(fù)相關(guān)，與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)及全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)。

毛竹林 ；經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度； 土壤動(dòng)物； 群落結(jié)構(gòu)； 多樣性

We studied the structures and diversities ofPhyllostachysedulisforests soil fauna under different management intensity in Southwest Zhejiang in July 2013, and used the modified Tullgren method to extract soil fauna based on field investigation. The soil fauna groups and individual numbers decreased with the increasing of management intensity. The Shannon-Wiener biodiversity index (H′) and the Margalef richness index (D) were higher in extensive managementPhyllostachysedulisforest andPhyllostachysedulis shoot and timber use forest than those inPhyllostachysedulisshoot forest, but there was no significant difference in Simpson index (Ds) of soil fauna between three management intensity types (p>0.05). The individual numbers of Collembola and Acarina, the dominant groups inP.edulisforest, had negative linear correlation with soil bulk density, and positive linear correlations with soil pH, organic matter content and total nitrogen.

土壤動(dòng)物在陸地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中起著重要作用[1]，其在土壤中進(jìn)行挖掘、筑穴等活動(dòng)，可以加速有機(jī)物質(zhì)的分解與礦化，改善土壤理化性質(zhì)，還可通過(guò)對(duì)土壤微生物的取食，刺激微生物生物量和活性的提高[2-4]。因此，土壤動(dòng)物的群落多樣性常用來(lái)指示土壤的質(zhì)量變化。毛竹為我國(guó)重要的森林資源，對(duì)毛竹林的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)給竹產(chǎn)區(qū)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益，但經(jīng)營(yíng)干擾(如定期伐竹、挖筍等)帶走了土壤中大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，僅依靠竹林凋落物和細(xì)根的養(yǎng)分歸還常不能滿足持續(xù)豐產(chǎn)和可持續(xù)性經(jīng)營(yíng)的需要，生產(chǎn)上往往通過(guò)施肥、墾復(fù)等措施，以維護(hù)林地的肥力和生產(chǎn)力。林地經(jīng)營(yíng)管理強(qiáng)度的不同會(huì)使林地的微環(huán)境(光照、土壤溫度、含水量等)產(chǎn)生差異，土壤理化性質(zhì)也會(huì)有所變化；同時(shí)人為干擾還會(huì)影響土壤動(dòng)物的種類、數(shù)量及分布格局。目前，關(guān)于經(jīng)營(yíng)管理對(duì)土壤動(dòng)物多樣性影響的研究多見(jiàn)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)[5-7]，對(duì)浙西南地區(qū)毛竹林土壤動(dòng)物對(duì)不同經(jīng)營(yíng)管理響應(yīng)的研究較少，文中對(duì)該地區(qū)3種不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度毛竹林地的土壤動(dòng)物多樣性進(jìn)行調(diào)查，探討其與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性，以期通過(guò)土壤動(dòng)物多樣性指標(biāo)反映和預(yù)測(cè)不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下土壤的肥力情況，為山地毛竹林生態(tài)經(jīng)營(yíng)及長(zhǎng)期生產(chǎn)力維護(hù)提供參考。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在浙江省遂昌縣三仁省級(jí)林業(yè)現(xiàn)代園區(qū)，東經(jīng)118°41′～119°30′，北緯28°13′～28°49′，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫16.8 ℃，極端最高氣溫40.1 ℃，極端最低氣溫-9.9 ℃；無(wú)霜期251 d，降水量1 510 mm。試驗(yàn)樣地土壤類型為山地紅壤，海拔300～355 m，坡度15°～17°，土層厚度>100 cm。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與土壤采集

2013年7月份，選擇立地條件基本一致的3種經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度毛竹林作為研究樣地，每種林地設(shè)置3塊20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)地。每塊樣地沿對(duì)角線用土鉆法采集土壤深度為0～20 cm的土樣6份，用于土壤動(dòng)物鑒定。

經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度：粗放經(jīng)營(yíng)毛竹林(E)，連續(xù)10 a未進(jìn)行施肥等經(jīng)營(yíng)管理；筍竹兩用林(TS)，冬筍大年施肥1次，冬筍小年不施肥，樣地連續(xù)經(jīng)營(yíng)12 a；筍用林(S)，冬筍大年林地全面挖筍并墾復(fù)翻地，冬筍大年小年均施肥，樣地連續(xù)經(jīng)營(yíng)12 a；試驗(yàn)地理化性質(zhì)概況見(jiàn)表1。

表1 不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下毛竹林土壤基本理化性質(zhì)

注：E.粗放經(jīng)營(yíng)林;TS.筍竹兩用林;S.筍用林。

2.2 土壤樣品測(cè)定

土壤物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定方法參照魯如坤[8]方法。土壤動(dòng)物分離采用Tullgern干漏斗法[9-10]，在25 W的電燈泡下烘烤24 h直至土壤干燥，漏斗的底部用裝有70%酒精溶液的培養(yǎng)皿收集土壤動(dòng)物。所有收集的土壤動(dòng)物及時(shí)在體視顯微鏡下進(jìn)行鑒定，動(dòng)物標(biāo)本參照尹文英編寫的《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[9]、《中國(guó)亞熱帶土壤動(dòng)物》[10]。

2.3 土壤動(dòng)物多樣性的統(tǒng)計(jì)

Margalef豐富度指數(shù)(D)：D=(S-1)/lnN。式中：S為樣本中類群數(shù)；N為總個(gè)體數(shù)。

Pielou均勻度指數(shù)(E)：E=H′/lnS。式中：H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)；S為樣本中類群數(shù)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS16.0軟件完成不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下土壤動(dòng)物多樣性的方差分析與多重對(duì)比。Canoco4.5完成土壤理化性質(zhì)與土壤動(dòng)物間關(guān)系的冗余分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下土壤動(dòng)物功能種團(tuán)特征

毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的土壤動(dòng)物間關(guān)系復(fù)雜，但不同類群的土壤動(dòng)物往往有著相近的生態(tài)習(xí)性，占據(jù)相似的生態(tài)位，這些土壤動(dòng)物就屬于同一個(gè)功能種團(tuán)。通過(guò)調(diào)查不同功能種團(tuán)在生態(tài)系統(tǒng)中所占比例及相互關(guān)系，可以更好地了解土壤動(dòng)物在養(yǎng)分循環(huán)和能量流動(dòng)過(guò)程中的功能和作用。本研究共采集土壤動(dòng)物15個(gè)類群，隸屬2門6綱，參照前人對(duì)土壤動(dòng)物功能類群的研究[11-12]，原則上按照各類群的總體特征進(jìn)行劃分，將土壤動(dòng)物分為4個(gè)功能種團(tuán)，分別為：雜食性土壤動(dòng)物，主要有蜱螨目、膜翅目、嚙目等；腐食性土壤動(dòng)物，主要有寡毛綱、原尾綱、彈尾目等；植食性土壤動(dòng)物，主要有綜合綱、同翅目、鱗翅目與鞘翅目的幼蟲等；捕食性土壤動(dòng)物，主要有唇足綱、蛛形綱、鞘翅目隱翅甲科等。

雜食、腐食性動(dòng)物功能種團(tuán)常用來(lái)衡量生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)土壤肥力與生態(tài)功能的情況。表2為各經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下毛竹林不同功能種團(tuán)土壤動(dòng)物的平均密度和類群數(shù)。

表2 不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下毛竹林土壤動(dòng)物的功能種團(tuán)

注：E.粗放經(jīng)營(yíng)林;TS.筍竹兩用林;S.筍用林。

由表2可知，3種經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下土壤動(dòng)物的平均密度由大到小的順序均表現(xiàn)為雜食性動(dòng)物、腐食性動(dòng)物、植食性動(dòng)物、捕食性動(dòng)物。分析表明，在粗放經(jīng)營(yíng)林、筍用林中腐食性和植食性動(dòng)物的類群數(shù)較多，雜食性和捕食性動(dòng)物類群數(shù)相對(duì)較少，而筍竹兩用林中各動(dòng)物類群數(shù)相等。隨著經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度的增大，各功能種團(tuán)動(dòng)物的類群數(shù)、個(gè)體數(shù)明顯下降，與粗放經(jīng)營(yíng)的毛竹林相比，筍竹兩用林和筍用林中捕獲的動(dòng)物總個(gè)體數(shù)分別下降了23.6%、57.8%，類群數(shù)分別下降了14.3%、42.9%。

3.2 不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下土壤動(dòng)物多樣性

選擇4種指數(shù)對(duì)毛竹林土壤動(dòng)物的多樣性進(jìn)行比較分析，多樣性指標(biāo)的變化反映了不同的經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下土壤理化性質(zhì)等生態(tài)因子對(duì)土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響。從表3可知，土壤動(dòng)物的多樣性指數(shù)(H′)和豐富度指數(shù)(D)的變化規(guī)律是一致的，均表現(xiàn)為粗放經(jīng)營(yíng)毛竹林和筍竹兩用林較高，毛竹筍用林相對(duì)較低；而土壤動(dòng)物優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Ds)在不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度之間差異不顯著(p>0.05)。

表3 不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下毛竹林土壤動(dòng)物的多樣性指標(biāo)

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；E.粗放經(jīng)營(yíng)林;TS.筍竹兩用林;S.筍用林。

3.3 土壤理化性質(zhì)與土壤動(dòng)物的冗余分析

在不同的經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下毛竹林土壤理化性質(zhì)的狀況見(jiàn)表1，粗放經(jīng)營(yíng)毛竹林和筍竹兩用林之間土壤密度、有機(jī)質(zhì)及土壤全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異不顯著(p>0.05)；隨著經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度的增大，集約經(jīng)營(yíng)的毛竹筍用林地土壤理化性質(zhì)發(fā)生明顯的變化，與粗放經(jīng)營(yíng)的毛竹林相比，筍用林土壤密度提高了9.8%，而土壤有機(jī)質(zhì)和全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低了19.0%、19.4%，這與以前的研究結(jié)論是一致的[13]，頻繁的人為干擾破壞了土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，筍用林盡管每年都進(jìn)行施肥，但全面挖筍帶走大量的土壤養(yǎng)分，從而使土壤全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。此外，也有研究認(rèn)為[14]，土壤翻墾后，土壤表層易受侵蝕也會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分的流失。

土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)可劃分為優(yōu)勢(shì)類群(個(gè)體數(shù)占總數(shù)的比例，Pe，r≥10%)、常見(jiàn)類群(1%≤Pe，r<10%)、稀有類群(Pe，r<1%)。以土壤動(dòng)物優(yōu)勢(shì)類群和常見(jiàn)類群的個(gè)體數(shù)為響應(yīng)變量，以林地土壤的基本理化性質(zhì)為解釋變量進(jìn)行冗余分析(圖1)，探討土壤理化性質(zhì)與土壤動(dòng)物群落的關(guān)系。

圖1 毛竹林地土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的冗余分析(RDA)

結(jié)果表明，第一軸(PC1)和第二軸(PC2)累計(jì)可解釋樣本變異量的63.7%，土壤密度與土壤動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，說(shuō)明隨著土壤密度的增大，土壤動(dòng)物優(yōu)勢(shì)類群和常見(jiàn)類群的個(gè)體數(shù)均會(huì)有所下降；彈尾目和蜱螨目的個(gè)體數(shù)占土壤動(dòng)物總數(shù)的85.4%，為土壤動(dòng)物群落中的主要優(yōu)勢(shì)類群，二者均與土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤pH值及全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)。常見(jiàn)類群也會(huì)受到土壤密度與有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，但膜翅目、小蚓類與土壤全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系密切，而蛛形綱、綜合綱、鞘翅目、鞘翅目幼蟲、雙翅目幼蟲較大程度上均與土壤的pH值有關(guān)。

4 結(jié)論與討論

土壤動(dòng)物多樣性指數(shù)可以反映出群落中的物種豐富度和個(gè)體在各物種中均勻程度，是研究其群落結(jié)構(gòu)特征的重要指標(biāo)。由表3可知，粗放經(jīng)營(yíng)的毛竹林和筍竹兩用林土壤動(dòng)物多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)較高，而筍用林相對(duì)較低。說(shuō)明粗放經(jīng)營(yíng)毛竹林土壤動(dòng)物群落的物種類群更豐富、結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。通過(guò)相關(guān)性分析表明，多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)間呈極顯著正相關(guān)的關(guān)系(p<0.01)，而多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)均與優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)的關(guān)系(p<0.01)。張建英等[15]也發(fā)現(xiàn)，多樣性指數(shù)越高，相應(yīng)的豐富度指數(shù)也越高，且二者與優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

從土壤動(dòng)物功能種團(tuán)的角度來(lái)看，雜食、腐食性土壤動(dòng)物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)養(yǎng)分循環(huán)和能量流動(dòng)有著較大的作用和影響，因?yàn)檫@類動(dòng)物體內(nèi)往往含有多種分解酶，可消化分解殘落物的木質(zhì)素和纖維素，其攝食活動(dòng)還可對(duì)殘落物進(jìn)行機(jī)械碎解，有助于其他土壤動(dòng)物及微生物進(jìn)一步分解[16-17]。3種經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度下土壤動(dòng)物的平均密度均表現(xiàn)為雜食性動(dòng)物和腐食性動(dòng)物較多，而植食性動(dòng)物、捕食性動(dòng)物次之。但隨著毛竹林經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度的增大，集約經(jīng)營(yíng)的毛竹筍用林雜食、腐食性土壤動(dòng)物在土壤中的密度明顯下降。這是因?yàn)榧s經(jīng)營(yíng)中頻繁的劈草、墾復(fù)等行為降低了林地植被覆蓋度，而土壤動(dòng)物密度在一定程度上會(huì)受到群落植被密度的影響[18]。同時(shí)，不同經(jīng)營(yíng)管理強(qiáng)度會(huì)使土壤的理化性質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)而改變土壤動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)，而土壤動(dòng)物也可以通過(guò)自身的活動(dòng)影響土壤理化性質(zhì)。

土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)關(guān)系密切。彈尾目、蜱螨目等主要優(yōu)勢(shì)類群，個(gè)體數(shù)與土壤密度呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，而與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)及全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)的關(guān)系。常見(jiàn)類群也受到土壤密度與有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。這是因?yàn)殚L(zhǎng)期集約經(jīng)營(yíng)的毛竹筍用林人為干擾較大，頻繁的經(jīng)營(yíng)干擾(施肥、墾復(fù)、挖筍)使土壤理化性質(zhì)發(fā)生變化，與粗放經(jīng)營(yíng)毛竹林相比，集約經(jīng)營(yíng)的毛竹筍用林地土壤密度增大，土壤有機(jī)質(zhì)和全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，從而使土壤動(dòng)物和地被植物的生存環(huán)境受到影響，導(dǎo)致土壤動(dòng)物類群數(shù)、個(gè)體數(shù)、多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)均有所降低。劉任濤等[19]也發(fā)現(xiàn)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的降低直接影響到土壤動(dòng)物群落的存活與分布，隨土地利用方式改變，經(jīng)營(yíng)干擾增加后，土壤密度隨之增大，有機(jī)質(zhì)、全N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降。

試驗(yàn)結(jié)果表明，毛竹林地不同的經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度會(huì)改變土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)土壤動(dòng)物產(chǎn)生影響，長(zhǎng)期對(duì)毛竹林進(jìn)行高強(qiáng)度的經(jīng)營(yíng)，不利于土壤地力及土壤動(dòng)物多樣性的維持，而土壤理化性質(zhì)與土壤動(dòng)物間存在相關(guān)性，通過(guò)土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的變化能有效預(yù)測(cè)毛竹林地的土壤肥力情況，這為山地毛竹林生態(tài)經(jīng)營(yíng)及長(zhǎng)期生產(chǎn)力維護(hù)的研究提供了一定的參考。

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[18] 張武,顧成林,李富,等.大興安嶺不同凍土環(huán)境濕地土壤動(dòng)物群落特征[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,42(5):101-104.

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Characteristics of Soil Fauna Community ofPhyllostachysedulisForests with Different Management Intensity

Wang Yikun, Jin Aiwu, Zhu Qianggen, Zhang Sihai, Tang Shigang(Lishui College, Lishui 323000, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2015,43(1)：100-102,116.

Phyllostachysedulisforests; Management intensity; Soil fauna; Community structure; Diversity

1) 國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2012CB416904)。

王意錕，男，1984年2月生，麗水學(xué)院生態(tài)學(xué)院，講師。E-mail：wykknjfu@163.com。

金愛(ài)武，麗水學(xué)院生態(tài)學(xué)院， 研究員。E-mail：kinaw@zafu.edu.cn。

2014年5月29日。

S714.3

責(zé)任編輯：任 俐。