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长岭碱茅群落草地大型土壤动物的多样性特征



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通过形态学和 18S rDNA 鉴定,确定 P1 为撕裂蜡孔菌。
发酵试验表明,菌株 P1 能够很好地利用桑枝条,在桑枝条上
长出子实体,使桑枝条腐烂变黑。
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马 莉,付关强,寇新昌,等. 长岭碱茅群落草地大型土壤动物的多样性特征[J]. 江苏农业科学,2014,42(7):381 - 384.
长岭碱茅群落草地大型土壤动物的多样性特征
马 莉1,付关强2,寇新昌2,李红月2
(1.赤峰学院资源与环境科学学院,内蒙古赤峰 024000 2.东北师范大学城市与环境科学学院,吉林长春 130024)
摘要:5—9 月调查长岭碱茅群落大型土壤动物,共获得大型土壤动物 32 类,1 194 只,优势类群 3 类:蚁科、象甲科
幼虫和虹蛹螺科。大型土壤动物的个体数在 6 月份最多,且与 5、7、8 和 9 月存在显著差异,类群数在不同月份之间无
显著差异。多样性指数和均匀度指数在 5 个月份的变化均为 7 月 > 8 月 > 5 月 > 6 月 > 9 月;优势度指数变化为9 月 >
6 月 > 5 月 > 8 月 > 7 月,土壤动物的多样性与丰富度和均匀度呈正相关,与优势度呈负相关,与个体数没有直接相关
关系。大型土壤动物群落个体数和类群数在垂直方向上均存在显著差异,呈现明显的表聚性特征。
关键词:大型土壤动物;碱茅群落;多样性特征;长岭草地
中图分类号:S154. 5 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2014)07 - 0381 - 04
收稿日期:2013
基金项目:国家自然科学基金 (编号:40871120、41171207 )。
作者简介:马 莉 (1982—) ,女,内蒙古赤峰人,硕士,讲师,主要从
事土地生态与区域发展研究。E - mail:mal947@ 163. com。
土壤动物群落的多样性与土壤环境特征密切相关,不同
的土壤类型中土壤动物的组成不同[1 - 2]。同一生境不同土层
土壤动物群落特征和生态分布亦存在差异,而这种差异恰恰
可以反映出土壤环境条件是否优越[3]。大型土壤动物是生
态系统中的消费者和初级分解者,在生态系统的物质循环和
能量流动中占有极其重要的地位[4]。其还被看作是评价草
地生态系统的生态功能和稳定性的指示生物[5 - 7]。近年来,
土壤动物用于指示退化草原生态系统的恢复治理的研究成为
热点[8 - 11]。本研究旨在研究长岭碱茅群落大型土壤动物多
样性特征,通过对不同月份大型土壤动物组成和分布状况以
及不同土层的大型土壤动物变化,得出该区大型土壤动物多
样性变化的规律,为生物多样性保护和退化草原地区生态恢
复提供土壤动物学依据。
1 材料与方法
1. 1 研究区自然环境概况
研究区位于长岭县(123°44 ~ 123°47E,44°40 ~ 44°44
N),属于松嫩草原。海拔高度在 140 ~ 160 m,地形比较低洼。
该地为温带亚湿润季风性气候,年均温约 4. 9 ℃,年降水量在
400 mm 左右,降水主要集中于 6—9 月份。蒸发量为
1 368 mm,约为降水量的 3 倍,湿润系数为 0. 23,≥10 ℃积温
为 2 579 ~ 3 144 ℃。地带性土壤为黑钙土。该地区自然植被
是以羊草碱茅群落为优势种。
1. 2 研究方法
1. 2. 1 样品采集与处理 在长岭选择典型且有代表性的碱
—183—江苏农业科学 2014 年第 42 卷第 7 期
茅群落草地为样地,5—9 月的每月的月初采集大型土壤动
物,每个样地设 50 cm × 50 cm 样方 4 个,每个样方设 3 层
(0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm) ,5 次取样 60 个。采用手
捡法提取大型土壤动物。主要参考《中国土壤动物检索图
鉴》[12]显微镜下进行分类鉴定,一般鉴定到科。因成虫与幼
虫的生态功能不同,类群数与个体数均分开统计。
1. 2. 2 数据整理与统计 采用 Excel 2007 和 SPSS 19. 0 软件
进行数据整理、统计与分析。土壤动物群落多样性特征的测度
采用多样性指数(Shannon - Wiener)、均匀度指数(Pielou)、优
势度指数(Mackintosh)和丰富度指数[13 -15](Margalef)。
2 结果与分析
2. 1 碱茅群落草地大型土壤动物类群和数量
在长岭碱茅群落草地中,5—9 月共获得大型土壤动物 32
类,1 194 只(表 1) ,隶属于 1 门,4 纲,10 目,鞘翅目居多,占
总类别的 31. 25%。其中成虫 26 科、852 只,幼虫 6 科、342
只。5 月份共取得大型土壤动物 137 只,优势类群为象甲科
幼虫、虹蛹螺科和双翅目幼虫,其个体数在总捕获量中所占比
例分别为 40. 15%、21. 17%和 10. 22%。6 月份共取得大型土
壤动物 456 只,优势类群为蚁科、虹蛹螺科和蜘蛛目,其优势
度分别为 48. 68%、20. 18%和 12. 72%。7 月份共取得大型土
壤动物 200 只,优势类群为象甲科、鼠妇科、地蜈蚣科、蚁科和
蜘蛛科,其个体数占总捕获量的比例分别为 20%、16%、15%
14%和 11%。8 月份共取得大型土壤动物 230 只,优势类群
为蚁科、象甲科幼虫和步甲科,其个体数占总捕获量的比例分
别为 28. 70%、26. 09%和 10. 43%。9 月份共取得大型土壤动
物 171 只,优势类群为象甲科,其个体数占总捕获量的
67. 84%。
表 1 碱茅群落 5—9 月份大型土壤动物组成特征
动物名称
5 月 6 月 7 月 8 月 9 月
占比
(%) 优势度
占比
(%) 优势度
占比
(%) 优势度
占比
(%) 优势度
占比
(%) 优势度
步甲科 Carabidae 2. 19 ++ 5. 26 ++ 8. 00 ++ 10. 43 +++ 5. 26 ++
步甲科幼虫 Carabidae larvae 0. 73 ++ 0. 22 + 1. 50 ++ 6. 96 ++ 2. 34 ++
象甲科 Curlionidae 0. 73 ++ 0. 87 ++
象甲科幼虫 Curculionidae larvae 40. 15 +++ 0. 66 + 20. 00 +++ 26. 09 +++ 67. 84 +++
蜘蛛目 Araneida 9. 49 ++ 12. 72 +++ 11 +++ 9. 57 ++ 2. 34 ++
蚁科 Formicidae 48. 68 +++ 14. +++ 28. 7 +++
盲蛛 Phalangida 0. 22
赤螨科 Erythraeidae 1. 46 ++ 4. 17
地蜈蚣科 Gphilidae 2. 92 ++ 0. 88 + 15 +++ 4. 68 ++
蝼蛄科 Gryllotalpidae 0. 44 + 4 ++ 3. 48 ++
鼠妇科 Porcellionidae 1. 46 ++ 4. 39 ++ 15 +++ 8. 77 ++
瓢虫科 Coccinellidae 1. 46 ++ 0. 43 + 0. 58 ++
隐翅甲科 Staphylinidae 1. 10 ++ 1 ++ 8. 26 ++ 1. 75 ++
拟步甲科 Tenebrionidae 0. 44 + 0. 87 ++ 1. 17 ++
蚊科 Culicidae 0. 22 +
菱蝗科 Tettigidae 0. 44 +
蚜科 Aphididae 0. 43 +
半翅目幼虫 Hemipteralarvae 1. 5 ++
叶蝉科 Cicadellidae 0. 5 ++
葬甲科 Silphidae 0. 5 ++
瘿蚊科 Cecidomyiidae 0. 5 ++
长角象甲科 Anthribidae 0. 73 ++
鳞翅目幼虫 Lepidoptera larvae 2. 19 ++ 1. 5 ++ 0. 58 ++
蚱总科 Tctrigoidae 2. 19 ++
虹蛹螺科 Pupillidae 21. 17 +++ 20. 18 +++ 2. 5 ++
双翅目幼虫 Diptera larvae 10. 22 +++ 2. 5 ++ 3. 04 ++ 3. 51 ++
蝉科 Cicadoidea 0. 73 ++
缘蝽科 Coreidae 0. 73 ++
长蝽科 Lygaeidae 1. 46 ++
蠼螋科 Labidura 0. 87 ++
土蝽科 Cydnidae 0. 58 ++
拟花萤科幼虫 Dasytidae larvae 0. 58 ++
类群数合计(类) 17 15 16 13 13
个体数合计(只) 137 456 200 230 171
注:个体数占全捕量 10%以上者为优势类群(+++) ;个体数占全捕量 1% ~ 10% 者为常见类群(++) ;个体数占全捕量 1%以下者为稀
有类群(+)。
按照 5—9 月份大型土壤动物平均情况,优势类群为蚁
科、象甲科和虹蛹螺科,个体数分别占总捕获量的 26. 46%、
22. 95%和 10. 55%,合计 59. 97%。它们的个体数超过了总
捕获量的一半以上,代表了碱茅群落草地土壤动物的主体。
—283— 江苏农业科学 2014 年第 42 卷第 7 期
象甲科幼虫在 5—9 月均有分布,属于广布类群;蚁科主要集
中在 6、7、8 月,6 月份数量最多;虹蛹螺科主要集中在 5、6、7
月,5 月份数量最多。蜘蛛目、鼠妇科、步甲科、地蜈蚣科、双
翅目(幼虫)、隐翅甲科、步甲科(幼虫)、赤螨科和蝼蛄科为常
见类群。其类群数占总类群数的 28. 13%,个体数占总捕获
量的 36. 27%。其余 20 类均为稀有类群,其类群数占总类群
数的 62. 5%,而个体数仅占总数的 3. 76%。稀有类群个体数
少,种类丰富,生态适应性弱,选择性较强,只有在一定条件下
才能生存,对该区的小环境具有一定的指示作用。而 5 月和
9 月的群落里没有稀有类群,说明 5 月和 9 月相对 6、7 和 8 月
群落环境条件一般。
2. 2 碱茅群落草地大型土壤动物动态变化
从图 1 可以看出,5 - 9 月碱茅群落草地大型土壤动物个
体数为 6 月份 > 8 月份 > 7 月份 > 5 月份 > 9 月份,类群数在
各月表现为 5 月份 > 7 月份 > 6 月份 > 8 月份 = 9 月份。对不
同月份大型土壤动物个体数进行单因素方差分析(P <
0. 05),结果表明 6 月份与 5、7、8、9 月存在显著差异,而 5、7、
8、9 月无显著差异。对不同月份大型土壤动物类群数进行单
因素方差分析(P > 0. 05),结果表明类群数在不同月份之间
无显著差异。对 3 层土壤 5—9 月土壤动物类群数进行单因
素方差分析(P > 0. 05) ,结果表明类群数在相同土层不同月
份之间仍无显著差异。对优势类群做个体数量的动态比较分
析,发现蚁科和虹蛹螺科变化趋势基本一致,均在 6 月份达到
数量上高峰,而象甲科幼虫表现出相反的趋势,其个体数量在
6 月份达到最低(图 2),9 月份个体数量最多。优势类群偏相
关分析,蚁科和虹蛹螺科具有一定相关性,相关系数为 r =
0. 683。二者与象甲科(幼虫)的负相关关系不显著。
2. 3 碱茅群落草地大型土壤动物多样性特征
多样性指数是反映群落内物种组成结构和体现群落水平
分布差异的重要指标[16]。采用 Shannon - Wiener 多样性指
数、Pieluo 均匀度指数、Simpson 优势度指数和 Margalef 丰富
度指数对 5 个月份土壤动物群落多样性特征进行比较,结果
显示,多样性指数和均匀度指数在 5个月份的变化均为 7 月 >
8 月 > 5 月 > 6 月 > 9 月;优势度指数变化为 9 月 > 6 月 >
5 月 > 8 月 > 7 月。可以看出 7 月份碱茅群落草地大型土壤
动物多样性指数相对最高,其所含土壤动物类群较多(16
类),仅次于 5 月份土壤动物类群(17 类) ,土壤动物分布较均
匀;9 月份土壤动物个体数占总数的比例较大,优势度较强。
其中主要来自象甲科幼虫的贡献,其个体数占总数比例为
67. 84%。这 3 种指数变化趋势符合了多样性指数变化的一
般规律:即某一群落的优势度指数越低,群落内个体在物种间
分配越均匀,均匀度指数就越大,多样性指数也就越高。丰富
度指数变化为 5 月 > 7 月 > 9 月 > 6 月 > 8 月(表 2)。5 月
份大型土壤动物类群最多,种类最丰富,其次是 7 月份,这与
丰富度指数越高,多样性指数就越大基本一致[14]。通过对多
样性、均匀度、优势度和丰富度进行偏相关分析发现土壤动物
多样性与均匀度呈正相关,与优势度呈负相关,与个体数量并
没有直接相关关系。
表 2 碱茅群落 5 -9 月份大型土壤动物多样性指标
月份
类群数
(类)
个体
(只)
多样性 均匀度 优势度 丰富度
5 月份 17 137 1. 932 0. 682 0. 229 3. 252
6 月份 15 456 1. 597 0. 590 0. 301 2. 287
7 月份 16 200 2. 239 0. 807 0. 127 2. 831
8 月份 13 230 1. 954 0. 762 0. 185 2. 207
9 月份 13 171 1. 311 0. 511 0. 476 2. 334
2. 4 碱茅群落草地大型土壤动物群落垂直分布
土壤动物的垂直分布是指土壤动物在土壤中分布的垂直
分层现象。图 3 显示,长岭碱茅群落草地中大型土壤动物的
垂直分布特征为:从地表向下,随土层深度增加,大型土壤动
物个体数和类群数逐渐减少,具有明显的表聚性[17]。0 ~
10 cm 土层土壤动物个体数和类群数最多,分别占总数的
85. 59%和 75. 82%;10 ~ 20 cm 土层土壤动物个体数和类群
数所占比重分别为 5. 61%和 16. 09%;20 ~ 30 cm土层土壤动
物个体数和类群数最少,分别占大型土壤动物总数的 8. 79%
和 8. 09%。非参数 Kruskal - Wallis 检验结果表明大型土壤
动物个体数(P < 0. 05)和类群数(P < 0. 05)在垂直方向上均
存在显著差异。这种现象主要与该区气候条件,地形因子、土
壤养分状况、通气性、植物根系及地表凋落物等因素有关。草
原地 0 ~ 10 cm 土层植物的根系最丰富,土壤透气性最好,植
物根系代谢及地表凋落物的积聚及分解使该层土壤养分含量
较高,可为土壤动物提供良好的生存空间及丰富的食物,因此
土壤动物的种类和数量均相对较多。
3 结论
在长岭碱茅群落草地共获得大型土壤动物 32 类,1 194
只,优势类群 3 类,即蚁科、象甲科(幼虫)和虹蛹螺科,它们
代表了碱茅群落草地大型土壤动物的主体。象甲科幼虫在
5—9 月均有分布,属于广布类群,但是不同月份个体数量变
化较大。5 月和 9 月无稀有类群,说明 5 月和 9 月群落环境
条件一般。
大型土壤动物的个体数为6月份 > 8月份 > 7月份 >
—383—江苏农业科学 2014 年第 42 卷第 7 期
5 月份 > 9 月份,大型土壤动物类群数在不同月份之间无显著
差异。
多样性指数和均匀度指数在 5 个月份的变化均为 7 月 >
8 月 > 5 月 > 6 月 > 9 月;优势度指数变化为 9 月 > 6 月 >
5 月 > 8月 > 7 月,丰富度指数变化为 5 月 > 7 月 > 9 月 >
6 月 > 8 月。土壤动物的多样性与丰富度和均匀度呈正相关,
与优势度呈负相关,与个体数没有直接相关关系。
长岭草地碱茅群落中,土壤动物群落垂直分布呈现明显
的表聚性特征,类群数和个体数在不同土层差异显著。
大型土壤动物群落不同月份动态变化特征研究结果不尽
一致,如黄立飞等人则得出土壤动物个体数为秋季 >夏季 >
冬季 >春季,多样性指数为春季 >夏季 >秋季 >冬季[18];吾
玛尔·阿布力孜等人的研究得出土壤动物的个体数量依次为
秋季 >冬季 > 春季 > 夏季[19]。本研究与刘任涛等人的研
究[20]具有一致性。比如其中春季和秋季均无大型土壤动物
稀有类群,多样性指数表现为夏季显著高于秋季,春季居中。
土壤动物动态变化具有区域性,这主要受到环境条件的影响。
土壤动物群落特征因气候条件、植被条件和小环境等条件的
不同而有所差异。
致谢:该文在东北师范大学殷秀琴教授的悉心指导下完
成,在此表示感谢!
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