劉紅遠(yuǎn)，于志超，徐櫻心，范麗清，羅廣軍

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

果園土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性與季節(jié)變化

劉紅遠(yuǎn)，于志超，徐櫻心，范麗清，羅廣軍

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

采用手揀法對(duì)果園土壤動(dòng)物進(jìn)行分離提取，旨在了解果園土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性與季節(jié)變化。結(jié)果表明，土壤動(dòng)物自身的生長(zhǎng)生理特點(diǎn)和自然環(huán)境條件決定了土壤動(dòng)物的個(gè)體密度和類群數(shù)的季節(jié)差異。單向蚓目、膜翅目?jī)深惖臄?shù)目最高，是果園土壤動(dòng)物群落的優(yōu)勢(shì)種群；蜘蛛目、鞘翅目、半翅目、鱗翅目、雙尾目5類次之；它們的個(gè)體密度呈現(xiàn)出波動(dòng)的形式，5月、6月呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，7月達(dá)到了個(gè)體密度最大值，9月、10月又呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這種波動(dòng)形式的變化充分說明了季節(jié)的變化對(duì)果園土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響。

果園；土壤動(dòng)物；群落結(jié)構(gòu)多樣性；個(gè)體密度；優(yōu)勢(shì)類群；季節(jié)變化

土壤動(dòng)物作為生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的重要消費(fèi)者，在生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用：一方面積極同化各種有用物質(zhì)以養(yǎng)活自身，另一方面又將其排泄產(chǎn)物歸還到環(huán)境中去不斷改造環(huán)境。據(jù)資料記載，常見的土壤動(dòng)物有蚯蚓、螞蟻、變形蟲、輪蟲、線蟲、壁虱、蜘蛛、潮蟲、千足蟲等[1]。土壤動(dòng)物從19世紀(jì)開始被初步研究，隨著社會(huì)的進(jìn)步，先進(jìn)生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系的出現(xiàn)，土壤動(dòng)物已經(jīng)開始被廣泛地加以研究與利用。土壤動(dòng)物的類群數(shù)、個(gè)體數(shù)和土壤動(dòng)物多樣性是土壤動(dòng)物研究的基礎(chǔ)性內(nèi)容。另外，土壤動(dòng)物生物量還能夠反映不同林型林地的土壤質(zhì)量，環(huán)境質(zhì)量及物質(zhì)循環(huán)?，F(xiàn)在，不同林型對(duì)土壤動(dòng)物的影響在國(guó)內(nèi)已被廣泛研究，如楊效東和沙麗清對(duì)西雙版納熱帶人工林與次生林土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的研究[2]；顏紹馗等比較了亞熱帶天然次生林常綠闊葉林與杉木人工林土壤動(dòng)物群落特征[3]；陳穎彪和殷秀琴對(duì)涼水地區(qū)不同林型作了研究[4]。然而，延邊地區(qū)還沒有相關(guān)的研究報(bào)道，為此，筆者設(shè)立此課題對(duì)龍井市馬蹄山果園土壤動(dòng)物進(jìn)行調(diào)查，旨在了解果園土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性與季節(jié)變化關(guān)系，為果園土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性與季節(jié)性變化的進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

龍井市位于吉林省東南部，地處東經(jīng)128°54′～129°48′，北緯42°21′～43°24′,屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。海拔369 m的馬蹄山位于龍井萬畝果園之中，距龍井市區(qū)2 km。登上頂峰，蜿蜒的海蘭江和美麗的龍井小城盡收眼底。

龍井市四季分明，冬冷夏熱。年均溫為5.6℃。7月最熱，平均氣溫21.2℃；1月最冷，平均氣溫-13.4℃；年極端最高氣溫37.1℃，極端最低氣溫-34.8℃。年均降雨量549.3 mm，屬于濕潤(rùn)區(qū)。年均日照時(shí)間為2 429.1 h，初霜平均日期在9月27日，終霜平均日期在5月6日，無霜期平均為143 d。

馬蹄山土壤肥沃，適宜玉米等農(nóng)作物和果樹林生長(zhǎng)。主要有紅壤、土地草甸土、石灰土等三大類。龍井萬畝蘋果梨園在龍井與延吉交界處，面積867 hm2，是目前亞洲最大的蘋果梨園。

經(jīng)過多年的種植或自然生長(zhǎng)，龍井市擁有了大量的果園、楊樹林和草甸。

2 研究方法

2.1 采樣地點(diǎn)

采樣地點(diǎn)設(shè)在龍井市馬蹄山下蘋果梨園內(nèi)。

2.2 采樣時(shí)間

2009年6月—2010年5月(由于土壤動(dòng)物有冬眠的習(xí)性，所以2009年11月—2010年3月不做調(diào)查),每月22—24日選擇適當(dāng)?shù)囊惶煺{(diào)查采樣一次。

2.3 采樣方法

在蘋果梨園內(nèi)隨機(jī)選擇3個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)面積25 m2左右，在其中取一個(gè)采樣點(diǎn)，每次按50 cm×50 cm的面積進(jìn)行取樣。用手揀法先從土壤表面提取土壤表層的動(dòng)物。然后挖掘土壤剖面，按10 cm深度為一層，分3層進(jìn)行采樣。取樣時(shí)對(duì)每一層土樣進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察、動(dòng)物提取，并做相應(yīng)的文字記錄，同時(shí)記錄天氣情況；將提取動(dòng)物后的土壤按層次分別裝入取樣袋，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步分離、提取土壤動(dòng)物；將提取的動(dòng)物分別進(jìn)行計(jì)數(shù)和分類。各類群數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)度的劃分依據(jù)個(gè)體數(shù)占總捕獲量的10%以上者為優(yōu)勢(shì)類群，個(gè)體數(shù)占總捕獲量1%～10%為常見類群，個(gè)體數(shù)占總捕獲量的1%以下為稀有類群[5-8]。

2.4 實(shí)驗(yàn)用具

室外：鐵鍬、小鐵鏟、卷尺、鑷子、試管、玻璃瓶、放大鏡、取樣袋、標(biāo)簽紙、刀、篩土器、刨子、記錄本、記錄筆。

室內(nèi)：昆蟲針、三級(jí)臺(tái)、標(biāo)本盒、剪刀、放大鏡、酒精、廣口瓶。

2.5 分類鑒定

通過查閱《中國(guó)動(dòng)物志》、《中國(guó)土壤動(dòng)物》、《周堯昆蟲圖集》等圖書并與實(shí)物進(jìn)行對(duì)比，鑒別捕捉到的土壤動(dòng)物相對(duì)應(yīng)的目。

3 結(jié)果與分析

3.1 調(diào)查結(jié)果

土壤動(dòng)物類群、分布與數(shù)量見表1所示。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 季節(jié)變化對(duì)土壤動(dòng)物群落的個(gè)體密度和類群數(shù)的影響

由表1可知，土壤動(dòng)物自身的生長(zhǎng)生理特點(diǎn)和自然環(huán)境條件決定了土壤動(dòng)物的個(gè)體密度和類群數(shù)存在季節(jié)差異。為更直觀表述，由表1得圖1。結(jié)合表1、圖1可明顯看出，在4月、5月，隨著溫度的升高，土壤動(dòng)物開始上移，個(gè)體數(shù)量不多，4月僅有12只，而且類群數(shù)少，僅為3個(gè)；5月僅有18只，類群數(shù)僅為6個(gè)；6月個(gè)體數(shù)量增加到49只，類群數(shù)為6個(gè)，有所增加；7月、8月自然條件優(yōu)越，食物資源豐富，此時(shí)土壤動(dòng)物的類群數(shù)最多，達(dá)到7個(gè)，充分顯示了果園的環(huán)境性質(zhì)；9月屬于秋天到冬天的過渡時(shí)期，土壤動(dòng)物的個(gè)體密度和類群數(shù)相對(duì)下降，達(dá)到3個(gè)；5月和10月盡管氣溫較低，但沒有表現(xiàn)出土壤動(dòng)物多樣性非常低的特點(diǎn)，而是數(shù)量適中，分別有18只、13只；這2個(gè)月分別是整個(gè)生長(zhǎng)季的土壤動(dòng)物的“源”(5月)和生長(zhǎng)季土壤動(dòng)物的“匯”(10月)。秋季，許多地上動(dòng)物進(jìn)入土壤成為土壤動(dòng)物[9-10]。

表1 土壤動(dòng)物類群、分布與數(shù)量

圖1 森林土壤動(dòng)物類群數(shù)量與季節(jié)變化Fig.1 Diversity of community structure and seasonal change of soil fauna

3.2.2 優(yōu)勢(shì)類群

土壤生物類群共有單向蚓目、膜翅目、蜘蛛目、鞘翅目、半翅目、鱗翅目、雙尾目等7個(gè)類群。其中：?jiǎn)蜗蝌灸空?4%、膜翅目占30%，這2類的數(shù)目最高，是果園土壤動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)類群；蜘蛛目占5%、鞘翅目10%、半翅目4%、鱗翅目9%、雙尾目8%，為常見類群(表2)。

表2 生物類群百分比

3.2.3 土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)類群數(shù)和個(gè)體密度波動(dòng)表現(xiàn)

由表1可得到圖2、圖3。

圖2 類群數(shù)量與季節(jié)變化Fig.2 Group quantity and seasonal change

圖3 土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量隨季節(jié)變化波動(dòng)Fig.3 Quantity fluctuation of soil fauna individuals with seasonal change

由圖2可知，龍井市馬蹄山果園土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)類群數(shù)與季節(jié)變化較為明顯。動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)類群數(shù)呈現(xiàn)一種波動(dòng)的形式，4—5月呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，由初始的2種類群數(shù)開始增長(zhǎng)到5種。7月、8月達(dá)到了個(gè)體密度的最大值，類群數(shù)達(dá)到7個(gè)。9月又呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，類群數(shù)達(dá)到4個(gè)，10月份達(dá)到了最低點(diǎn)(2個(gè))。這種波動(dòng)的形式充分地說明了季節(jié)變化對(duì)果園下土壤動(dòng)物群落類群數(shù)的影響。

由圖3可知，果園土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量與季節(jié)變化較為明顯。個(gè)體數(shù)量也呈現(xiàn)一種波動(dòng)的形式，4月、5月出現(xiàn)土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量的上升，由個(gè)體總數(shù)的12個(gè)上升到18個(gè)。7月達(dá)到土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量最大值，有74個(gè)。9月、10月動(dòng)物進(jìn)入冬眠期，逐漸向土壤深層移動(dòng)，個(gè)體數(shù)量逐漸下降，只有13個(gè)。這種波峰的形式充分地說明了季節(jié)的變化對(duì)果園下土壤動(dòng)物群落個(gè)體數(shù)的影響。

3.2.4 不同林型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性季節(jié)變化

不同林型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性在不同的生長(zhǎng)季表現(xiàn)不同。胡桃楸林土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性在5月至7月份呈下降趨勢(shì)，到7月份達(dá)到最小，8月至9月份開始回升并達(dá)到最大值。雜木林土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性季節(jié)變化呈“M”曲線型，多樣性的2個(gè)峰值分別出現(xiàn)在7月份和9月份。蒙古櫟林土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性則呈“W”型變化，多樣性的2個(gè)峰值也分別出現(xiàn)在7月份和9月份，9月份最大值高于7月份。紅松林土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性從5月份開始上升，8月份出現(xiàn)下降。落葉松林土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性在9月份出現(xiàn)最大值。蒙古櫟林土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性在9月份達(dá)到最高，胡桃楸林土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性在8月份達(dá)到最大值[11](圖4)。土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性在不同林型中差異不顯著，不同月份差異顯著。

從圖1、圖2、圖3可以發(fā)現(xiàn)，所調(diào)查的果園土壤動(dòng)物在群落結(jié)構(gòu)多樣性與個(gè)體數(shù)量上都呈現(xiàn)出一種波動(dòng)的形式變化，土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性與個(gè)體數(shù)量都是在4月開始上升，7月達(dá)到頂峰，9月開始出現(xiàn)下降。其中種群多樣性有明顯的變化，在數(shù)量上的變化也很大。這說明季節(jié)變化是影響果園土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性變化的一個(gè)重要因素。

4 結(jié)論

土壤動(dòng)物是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，果園的環(huán)境性質(zhì)決定了其土壤動(dòng)物類群組成的多樣性。整個(gè)生長(zhǎng)季，果園的優(yōu)勢(shì)類群包括單向蚓目、膜翅目?jī)纱箢?。常見類型有蜘蛛目、鞘翅目、半翅目、鱗翅目、雙尾目4類。單向蚓目、膜翅目2類的優(yōu)勢(shì)顯示了環(huán)境特點(diǎn)。果園土壤動(dòng)物個(gè)體密度和類群數(shù)在7月和8月時(shí)最大，其余月份相對(duì)較??；優(yōu)勢(shì)類群和常見類群的種類和數(shù)量比例也發(fā)生明顯季節(jié)性動(dòng)態(tài)變化。整個(gè)生長(zhǎng)季不同，土壤動(dòng)物的分布具有明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化，整體表現(xiàn)為自然條件適宜的夏季多樣性最大。

圖4 不同林型土壤動(dòng)物多樣性指數(shù)季節(jié)動(dòng)態(tài)Fig.4 Diversityindexandseasonaldynamicofsoilfaunaindifferentforesttypes

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Community Structure Diversity and Seasonal Variation of Soil Fauna in Orchard

LIU Hongyuan，YU Zhichao，XU Yingxin，F(xiàn)AN Liqing，LUO Guangjun

(Agricultural College of Yanbian University, Yanji, Jilin 133002, China)

This research isolated and extracted soil animals in orchard by hand sorting method to know the community structure diversity and seasonal variation of soil animal. The results showed that the physiological characteristics of soil animals and the natural environment determined the seasonal variation of individual density and groups. The variation indicated that haplotaxida and hymenoptera dominated the population of soil fauna in orchard, which closely followed by araneae, coleoptera, hemiptera, lepidoptera and dipluran. The individual density of soil fauna presented fluctuation with the uptrend in May and June, the maximum in July and the downtrend in September and October, which proved the seasonal variation affected the community structure of soil fauna in orchard.

orchard; soil fauna; community structure diversity; individual density; dominant population ; seasonal variation

2017-04-17.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31660080)，延邊大學(xué)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(539).

劉紅遠(yuǎn)(1995-)，男，吉林榆樹人，本科在讀.

羅廣軍，男，碩士，副教授.研究方向?yàn)閳@林生態(tài)學(xué).Email：gjluo999@163.com

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.05.005

S718.516;S718.521.1

A

1671-3168(2017)05-0025-05