退化紅壤植被恢復(fù)對土壤節(jié)肢動物群落的影響.pdf

1、土壤動物是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,在系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)、能量流動中具有重要的地位。土壤動物群落與植物群落問存在動態(tài)的相互影響,從生態(tài)系統(tǒng)的角度來看,地上植物群落的變化必然會對其中的土壤動物群落產(chǎn)生影響。土壤動物通過對凋落物的分解、直接取食植物根系以及對土壤的耕耘作用,使土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變,對地上植物群落產(chǎn)生直接或間接的作用,從而影響其結(jié)構(gòu)、功能和恢復(fù)動態(tài)。關(guān)于土壤動物群落與植物群落之間相互作用的研究,目前已經(jīng)成為國際上土壤動物研究領(lǐng)域的

2、熱點之一,國內(nèi)鮮有報道。 論文選擇退化紅壤地區(qū)4種主要的植被恢復(fù)類型,即旱生性草坡、稀疏針葉林、針葉林、針闊混交林,另設(shè)裸地和頂級的常綠闊葉林2種類型作為研究的對照。于2005年秋至2006年夏,對這6個樣地中的土壤節(jié)肢動物群落進行了詳細的四季調(diào)查,包括大型和中小型節(jié)肢動物。大型節(jié)肢動物按凋落物層,0-10cm土層,10-20cm土層；中小型節(jié)肢動物按凋落物層,0-5cm土層,5-10cm土層進行取樣。同時,對各類型的植被群落和

3、土壤養(yǎng)分進行調(diào)查和分析。在全面了解植被恢復(fù)對土壤節(jié)肢動物的影響的基礎(chǔ)上,分析土壤大型土壤節(jié)肢動物的種類分布與植被群落的關(guān)系,以及中小型節(jié)肢動物(螨類和彈尾蟲)與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系。這有助于深入地認識植被恢復(fù)對土壤生物多樣性的影響,對于進一步探討土壤退化的內(nèi)部機制具有重要的理論意義。主要研究結(jié)果如下： 1.該地的土壤節(jié)肢動物種類豐富,其中大型土壤節(jié)肢動物21目107科；螨類和彈尾蟲構(gòu)成該地中小型節(jié)肢動物的主體,二者共計60科,A、

4、C值高達7.6。大型節(jié)肢動物的優(yōu)勢類群為路舍蟻屬,占總數(shù)的10.24％；常見類群金龜甲科幼蟲(Scarabaeidaelarvae),食蟲虻科幼蟲(Asilidae larvae)、蟻屬(Formica)等20類,二者共占大型動物總數(shù)的73.85％。中小型節(jié)肢動物中,土壤螨類計4亞目53科,前氣門亞目17科,中氣門亞目8科,甲螨亞目27科,粉螨亞目1科；彈尾蟲計2亞目7科23屬。螨類的優(yōu)勢類群有甲螨亞目的矮漢甲螨(Nanhermanni

5、idae)和單翼甲螨科(Haplozetidae);常見類群包括囊螨科(Ascidae)、長須螨科(Stigmaeidae)、跗線螨科(Tarsonemidae)、珠足甲螨科(Belbidae)、真卷甲螨科(Archoplophoridae)、菌甲螨科(Scheloribatidae)等16類；其余35類均為稀有類群。彈尾目中的優(yōu)勢類群包括優(yōu)勢類群為符跳屬(Folsomia)、類符跳屬(Folsomina)、小圓跳屬(Sminthuri

6、nus)、棘跳屬(Onychiurus);常見類群包括長跳屬(Entomobrya)、土跳屬(Tullbergia)、裔符跳屬(Folsomides)等3類；其余16類為稀有類群。 2.土壤節(jié)肢動物在空間上存在明顯的成層現(xiàn)象；在時間上,節(jié)肢動物四季的類群數(shù)、個體數(shù)量、優(yōu)勢類群和多樣性都發(fā)生明顯的變化。在空間分布上,無論類群數(shù)還是個體數(shù),均是凋落物層最高,0-10 cm層次之,10-20cm層最低。在時間上,就類群數(shù)而言,夏季的類

7、群數(shù)最高,達到112類,其次為春季,有92類,秋季與冬季的類群數(shù)相同,均為82類.就個體數(shù)而言,夏季的個體數(shù)量也最多,占全年總數(shù)的33.42％；其次是冬季,占全年總數(shù)的25.45％；而秋季的個體數(shù)量最少,僅占全年總數(shù)的17.42％。優(yōu)勢類群也隨著季節(jié)發(fā)生改變,春季的優(yōu)勢類群有路舍蟻屬和舉腹蟻屬,夏季的優(yōu)勢類群僅有路舍蟻屬,秋季的優(yōu)勢類群包括路舍蟻屬和近扭尉屬,到了冬季,蟻屬和華扭尉屬成了優(yōu)勢類群。密度-類群DG指數(shù)綜合了各方面的因素,反

8、映出土壤大型節(jié)肢動物群落多樣性的四季變化：夏季>春季>秋季>冬季。土壤小型節(jié)肢動物(螨類、彈尾蟲)群落多樣性的四季變化均為：夏季<春季<秋季<冬季。 3.植被恢復(fù)對土壤大型節(jié)肢動物的組成產(chǎn)生影響,各植被類型的優(yōu)勢類群存在差異。在較高級的分類等級目上看,除了膜翅目是所有類型共有的優(yōu)勢類群,各類型還有自己的優(yōu)勢類群。從低級的科屬分類等級上看,不同植被類型的優(yōu)勢類群各不相同。 4.植被的恢復(fù)對土壤大型節(jié)肢動物群落產(chǎn)生影響。頂級

9、常綠闊葉林群落中土壤動物的類群數(shù)和個體數(shù)均最高,針闊混交林、旱生性草坡、稀疏針葉林的類群數(shù)和個體數(shù)相近,針葉林的個體數(shù)和類群數(shù)均顯著地低于這些林分,裸地最低。密度-類群DG指數(shù)綜合考慮了諸多因素,得到不同恢復(fù)類型土壤節(jié)肢動物群落多樣性的變化為：常綠闊葉林>針闊混交林>稀疏針葉林>旱生性草坡>針葉林>裸地。 5.植被恢復(fù)不同類型的土壤大型節(jié)肢動物群落可作如下聚類：裸地、常綠闊葉林群落各為一類、其它4個類型聚為一類。聚類分析的結(jié)果表

10、明：裸地中的土壤大型節(jié)肢動物群落與林地間存在著本質(zhì)的區(qū)別,常綠闊葉林群落中的土壤動物可以認為是該地的頂級群落。而從灌草叢向常綠闊葉林恢復(fù)的過程中,土壤節(jié)肢動物群落并沒產(chǎn)生顯著的變化。 6.植被恢復(fù)對土壤螨類的密度、類群數(shù)、多樣性都有顯著影響；季節(jié)變化對土壤螨類的密度的影響達到顯著性水平,但對類群數(shù)、多樣性的影響未達到顯著性水平。應(yīng)用MGP方法對甲螨群落進行分析,在MGP分析I中,各類型的甲螨群落均屬于M型；MGP分析II中,裸地

11、群落屬于MP型,旱生性草坡群落屬P型,稀疏針葉林群落、針葉林群落、針闊混交林群落均屬于M型,而項級的常綠闊葉林群落的甲螨群落屬于O型。應(yīng)用MI指數(shù)對中氣門螨類群落進行分析,表明,各類型的MI指數(shù)無明顯的變化。應(yīng)用DCA分析對土壤螨類群落進行排序,將6類型分為3類：裸地、常綠闊葉林群落各為一類,其它4類型歸為一大類,顯示了土壤螨類群落對植被恢復(fù)的響應(yīng)。 7.應(yīng)用個體密度、類群數(shù)及多樣性指數(shù)等指標,研究植被類型對彈尾蟲群落特征的影響

12、。結(jié)果表明,各項指標以常綠闊葉林為最高,裸地處于最低水平,基本沒有彈尾蟲的存在。旱生型草坡、稀疏針葉林、針葉林和針闊混交林等4種植被恢復(fù)類型的土壤彈尾蟲群落得到了一定的恢復(fù),但各類型之間土壤彈尾蟲群落沒有明顯差異。Bray-Curtis指數(shù)顯示侵蝕裸地與頂級常綠闊葉林的差異最大(0.99),各植被恢復(fù)類型與頂級常綠闊葉林的差異也較明顯,但各恢復(fù)類型間彈尾蟲群落間差異較小。 8.應(yīng)用CCA分析大型節(jié)肢動物種類、樣地分布與植被群落關(guān)

13、系,結(jié)果表明,喬木多樣性是影響土壤大型動物群落結(jié)構(gòu)和種類組成的最重要的因子,草本優(yōu)勢度也是影響動物種類的重要因子。CCA排序圖很好地揭示了土壤動物種類分布對植物群落的適應(yīng),狂蟻屬、窒蟷科、大蚊科幼蟲、大尉屬等項級常綠闊葉林的常見類群,它們分布的環(huán)境具有灌木多樣性、均勻度高,喬木豐富度高,草本植物的種類、多樣性低的特點。近扭尉屬、蟻屬、幺蚣科等旱生性草坡的常見種類,它們分布的環(huán)境具有草本植物蓋度高,灌木種類稀少的特點。復(fù)翅蠊科、多刺蟻屬等

14、是針葉林、針闊混交林的常見類群,它們分布的環(huán)境的特征是草本植物的種類、多樣性高,灌木種類豐富,但喬木種類單一。 9.在退化紅壤恢復(fù)的各類型,土壤的小型節(jié)肢動物組成發(fā)生改變,同時對采集的土壤樣品性質(zhì)進行分析。以4類主要中小型動物與主要的土壤性質(zhì)的9項指標為研究對象,采用典范相關(guān)分析,研究影響土壤小型動物的主要因子。結(jié)果表明,蔗糖酶、全氮、含水量、有機質(zhì)的載荷量較高,4類土壤動物中彈尾綱、前氣門亞目載荷量較高。在二者作為整體的組成中