苗圃国槐林和沙棘林春季大型土壤动物群落格局差异

牛志文

(山西省太谷县林业局，山西 太谷 030800)

1 引言

土壤是物种多样性最为丰富的生境之一[1]，它为植被提供赖以生存的生活基础，是陆地植物生存的载体，也为动物提供了生存空间。除了人为活动的影响，土壤动物的活动是改变土壤性质的主要力量，它们通过自身的生命活动对土壤有机质、水分、矿物质、氧气，二氧化碳等的含量做出调节，另外它们的生命活动对土层通透性、质地、热性质等也具有很大影响[2]。由于其重要的消费者地位且是特殊的分解者，导致了土壤动物的动态变化很大程度上影响着土壤生态系统的稳定，进而决定着该区域植被的生长发展状况[3,4]。

本文通过研究国槐林和沙棘林大型土壤动物类群及数量以探索土壤动物与林分的关系，以更好地解释稳定性与多样性的相互作用，对生态系统的研究有一定的指导意义。

2 材料与方法

2.1 研究地概况

研究地选择山西农业大学林业站，占地近70 hm2，站内混种多种苗木。林业站地处黄土高原，海拔790 m，属暖温带大陆性气候，春季较为干燥，夏季炎热，降水集中在6～8月份，秋季凉爽多雨，冬季干旱少雪。全年日照平均为2300 h。站内土壤以褐土为主。

2.2 材料和试剂

2.2.1 研究材料

试验选择山西农业大学林业站人工国槐林和人工沙棘林的大型土壤动物为研究对象。人工国槐林为12年生，郁闭度0.90；沙棘林为12年生，郁闭度为0.85。林下草本多禾本科蒿属，菊科以及旋花科植物。

2.2.2 研究试剂与仪器

75%乙醇，玻璃瓶，解剖针，尖头钢镊，Olympus SZX7 研究级体视显微镜(日本，0.7×～56×)。

2.3 试验方法

在选取的沙棘林和国槐林样地中随机各选取5个样点，各个样点分3层取土(0～15 cm，15～30 cm，30～45 cm)，以25 cm×25 cm规格取土样，在分层采出的土样中，以手捡法采集大型土壤动物，分别置于装有75%乙醇溶液的玻璃瓶内，做好标记。将采集的样品带回实验室，在体视显微镜下对样品进行鉴定、分类并计数。

本次试验每3 d采集一次样本，共采集5次，得到的数据按日期分别统计。

2.4 数据分析

将所有实验结果经Microsoft Excel 2013初步统计后，应用SPSS16.0统计分析软件包进行t检验等一般的统计学分析，并计算群落特征与多样性指数。

2.4.1 优势度的划分

将所得大型土壤动物进行分类统计，其个体数占捕获总量的10%以上则为优势类群(+++)，在1.0%～10.0%之间的为常见类群(++)，不足1.0%的为稀有类群(+)。

2.4.2 群落多样性分析

不同林地的大型土壤动物多样性采用以下4个指标测定。

(1) Shannon-Wiener 多样性指数：

(1)

式(1)中：ni为第i类群的个体数；N为群落中所有类群的个体数；S为类群数。

(2)Pielou均匀性指数：

(2)

(3)Simpson优势度指数：

(3)

式(3)中：Pi为Shannon-Wiener多样性指数。

(4) 丰富度指数：

(4)

式(4)中：S为类群数；N为群落中所有类群的个体数。

2.4.3 群落相似性分析

采用Sorenson群落相似性系数(S)：

(5)

式中：C为两个群落的共有类群数；A，B为两个群落中各自的大型土壤动物类群数；0 ≤S< 0. 25 为极不相似，0. 25 ≤S< 0. 50 为中等不相似，0.50 ≤S< 0.75 为中等相似，0. 75 ≤S< 1. 0 为极相似。

3 结果与分析

3.1 大型土壤动物类群及个体数量

统计显示，此次调查共捕获大型土壤动物57个类群，共计801头个体。其中人工国槐林有39类391头，是总类群数的68.42%，占总个体数的48.81%；沙棘林有39类410头，是总类群数的68.42%，占总个体数51.18%。

人工国槐林共有大型土壤动物39个类群391头个体，其中蚁科的个体数为252头，占总个体数的64.45%，是优势类群；寡毛纲正蚯目(9)，柄眼目蜗牛科(8)，鞘翅目步甲科成虫(5)，鞘翅目步甲科幼虫(6)，鞘翅目金龟甲科幼虫(8)，鞘翅目叶甲科幼虫(11)，鳞翅目夜蛾科幼虫(9)，直翅目蝗科(23)，弹尾目跳虫科(11)的个体数分别占到总数的2.30%，2.05%，1.28%，1.53%，2.05%，2.81%，2.30%，5.88%，2.81%，为其常见类群。其余30个类群所占比例均小于1.0%，为稀有类群。

此次所获大型土壤动物类群，沙棘林为38类，国槐林为39类。沙棘林和国槐林样内蚁科都为优势类群，常见类群均有正蚓目和蜗牛。

经t检验，国槐林和沙棘林大型土壤动物类群数和个体数均没有显著差异。

3.2 大型土壤动物功能类群比较

依据调查所获的大型土壤动物类群的习性，按其食性分为四个大的生态功能群，捕食性功能群，植食性功能群，腐食性功能群和杂食性功能群。沙棘林中捕食性土壤动物类群最多，分属16科，占总数的44.44%；其次为腐食性8科，占总数的22.22%；再次为植食性7科，占总数的19.44%；杂食性土壤动物最少,为5科，占总数的13.89%。人工国槐林中植食性土壤动物类群占比例最大，有13个科，占总数的35.14%；其次为捕食性12科，占总数的32.43%；再次为腐食性7科，占总数的18.92%；杂食性土壤动物最少，为5科，占总数的13.51%。国槐林与沙棘林相比，植食性土壤动物类群较多，而捕食性土壤动物则低于沙棘林。而两者的杂食性土壤动物类群数相当。腐食性土壤动物类群数沙棘林稍高于国槐林。

3.3 大型土壤动物群落相似性

分析沙棘林与人工国槐林大型土壤动物群落相似性，两者共有类群为20种，群落相似系数为0.52，在0.50和0.75之间，故为中等相似。

4 讨论与结论

膜翅目蚁科均为优势类群，其个体数都占到60.00%以上，说明蚁科适应力很强能在不同林分条件下稳定生存。沙棘林样地中腐食性土壤动物个体数较人工国槐林多，其腐殖质更为丰富。如正蚯目的活动可以改善土壤物理性质，提高其通透性。国槐林中植食性土壤动物较为丰富，其对植物危害较为严重，需要加强人工管理措施，控制植食性害虫发展。

沙棘林中捕食性土壤动物类群数为16，占到总类群数的44.44%，而作为低能量级的植食性土壤动物仅7类，占到总类群数的19.44%；人工国槐林中植食性土壤动物类群为13类，占到总类群数的35.14%，捕食性土壤动物类群数为12类，占总类群数的32.43%。两者相比较而言，沙棘林位于能量级低端的物种丰富度低，在遭受破坏后其恢复能力较弱，国槐林中植食性土壤动物在类群数上基本与捕食性土壤动物相当，植食性土壤动物在个体数上高于捕食性土壤动物，故其生态系统更为稳定。

在大型土壤动物类群数和个体数上，沙棘林和国槐林没有显著差异，但国槐林的大型土壤动物功能群格局相较沙棘林更为均匀。在相同管理条件下，国槐林下的大型土壤动物群落格局略优于沙棘林。