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Relationship between Soil Animal Community Structure and Soil Physical and Chemical Properties in Lake Taihu Lakeshore, China

太湖岸带湿地土壤动物群落结构与土壤理化性质的关系


2010年8月采用干漏斗法和湿漏斗法对太湖岸带湿地的酸模(A)、乔灌(B)、农作物(C)、天然芦苇(D)4种植被类型中的土壤动物群落进行调查,共获得土壤动物537只,隶属4门59类。A的土壤动物密度最低,为4 017个·m-2,B的土壤动物密度最高,为14 496个·m-2。4种植被类型中土壤动物群落间的相似性存在差异,说明不同植被类型对土壤动物群落物种组成及其丰富度、优势类群数量具有影响。土壤动物个体数在不同植被类型中的水平分布规律为B>C>D>A。利用典范对应分析方法分析土壤含水率、pH、电导率、有机质、全氮、全磷和土壤温度等7个土壤因子与不同植被类型中土壤动物群落分布的相关关系。结果表明不同植被类型中的土壤动物对土壤因子的响应不同,各因子对土壤动物分布的影响也存在较大差异。其中,鞘翅目步甲科幼虫、蠓科幼虫,蜘蛛目的光盔蛛科受总磷含量的影响较大; 疣跳科受电导率的影响较大; 等节跳科受有机质影响较大; 棘跳科受pH的影响较大; 线蚓科受温度的影响较大。

The soil fauna, as an important part of the wetland ecosystem, has attracted more and more attention. They play a vital role in the material circulation and wetland restoration processes. In August 2010, we investigated soil animals in different vegetation covers (A: Rumex acetosa lakeshore, B: Tree and shrub lakeshore, C: Crop lakeshore, D: Natural reed lakeshore) at Lake Taihu lakeshore wetland with Tullgren and Baermann‘s methods. A total 537 soil animal individuals were extracted and classified into four phyla, and 59 taxonomic groups. R. acetosa lakeshore (A) had the lowest density of soil animals (4 017 ind·m-2), while tree and shrub lakeshore (B) had the highest density of soil animals (14 496 ind·m-2). There were differences in soil animal community space similarity over the four vegetation cover types, suggesting that vegetation cover types had an impact on soil animal community species composition, richness of communities and the number of dominant groups. The horizontal distribution pattern of the soil animals in the number of individuals was B > C> D > A. The canonical correspondence analysis (CCA) was used to analyze the correlations between the distribution of soil animal communities in the different caver types and the soil moisture content, pH, conductivity, soil organic matter (SOM), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), or soil temperature. The result showed that different soil animals had differential responses to different environmental factors, and various soil factors had to different degrees impact on the distribution of soil fauna. Among them, total phosphorous (TP) had a relatively strong impact on the Carabidae larvae, Ceratopogonidae larvae and Liocranidae, while electric conductance (Cond) had strong impact on Neanuridae. SOM had a greater impact on Isotomidae, pH had a greater impact on Onychiuridae, and soil temperature had a greater impact on Enchytraeidae. This study would provide scientific reference for wetland restoration.


全 文 :第 49 卷 第 7 期
2 0 1 3 年 7 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49,No. 7
Jul.,2 0 1 3
doi: 10.11707 / j.1001-7488.20130715
收稿日期: 2012 - 08 - 01; 修回日期: 2013 - 04 - 18。
基金项目: 林业公益性行业科研专项“太湖流域湿地生态系统功能作用机理及调控与恢复技术研究”(200904001)。
* 崔丽娟为通讯作者。江苏省苏州湿地生态站冯育青站长和邱世民工程师,南京大学生命科学学院刘茂松副教授和黄成副教授,王天乐
博士和龙闹、滕漱清、石云峰、洪超、陈皓、黄涛硕士等在野外实验、室内鉴定、野外采样中等给予支持和帮助,在此一并致谢。
太湖岸带湿地土壤动物群落结构与
土壤理化性质的关系*
李 伟 崔丽娟 王小文 赵欣胜 张曼胤 高常军 张 岩
(中国林业科学研究院湿地研究所 北京 100091)
摘 要: 2010 年 8 月采用干漏斗法和湿漏斗法对太湖岸带湿地的酸模(A)、乔灌(B)、农作物(C)、天然芦苇(D)
4 种植被类型中的土壤动物群落进行调查,共获得土壤动物 537 只,隶属 4 门 59 类。A 的土壤动物密度最低,为
4 017 个·m - 2,B 的土壤动物密度最高,为14 496 个·m - 2。4 种植被类型中土壤动物群落间的相似性存在差异,说
明不同植被类型对土壤动物群落物种组成及其丰富度、优势类群数量具有影响。土壤动物个体数在不同植被类型
中的水平分布规律为 B > C > D > A。利用典范对应分析方法分析土壤含水率、pH、电导率、有机质、全氮、全磷和土
壤温度等 7 个土壤因子与不同植被类型中土壤动物群落分布的相关关系。结果表明不同植被类型中的土壤动物
对土壤因子的响应不同,各因子对土壤动物分布的影响也存在较大差异。其中,鞘翅目步甲科幼虫、蠓科幼虫,蜘
蛛目的光盔蛛科受总磷含量的影响较大; 疣跳科受电导率的影响较大; 等节跳科受有机质影响较大; 棘跳科受 pH
的影响较大; 线蚓科受温度的影响较大。
关键词: 太湖; 土壤动物; 生物多样性; 典范对应分析; 土壤理化性质
中图分类号: S718. 52 + 1. 1 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2013)07 - 0106 - 08
Relationship between Soil Animal Community Structure and Soil Physical
and Chemical Properties in Lake Taihu Lakeshore,China
Li Wei Cui Lijuan Wang Xiaowen Zhao Xinsheng Zhang Manyin Gao Changjun Zhang Yan
( Institute of Wetland Research,CAF Beijing 100091)
Abstract: The soil fauna,as an important part of the wetland ecosystem,has attracted more and more attention. They
play a vital role in the material circulation and wetland restoration processes. In August 2010,we investigated soil animals
in different vegetation covers (A: Rumex acetosa lakeshore,B: Tree and shrub lakeshore,C: Crop lakeshore,D: Natural
reed lakeshore) at Lake Taihu lakeshore wetland with Tullgren and Baermann 's methods. A total 537 soil animal
individuals were extracted and classified into four phyla,and 59 taxonomic groups. R. acetosa lakeshore (A) had the
lowest density of soil animals (4 017 ind·m - 2 ),while tree and shrub lakeshore ( B) had the highest density of soil
animals (14 496 ind·m - 2 ) . There were differences in soil animal community space similarity over the four vegetation
cover types,suggesting that vegetation cover types had an impact on soil animal community species composition,richness
of communities and the number of dominant groups. The horizontal distribution pattern of the soil animals in the number of
individuals was B > C > D > A. The canonical correspondence analysis (CCA) was used to analyze the correlations
between the distribution of soil animal communities in the different caver types and the soil moisture content,pH,
conductivity,soil organic matter (SOM),total nitrogen ( TN),total phosphorus ( TP),or soil temperature. The result
showed that different soil animals had differential responses to different environmental factors,and various soil factors had
to different degrees impact on the distribution of soil fauna. Among them,total phosphorous (TP) had a relatively strong
impact on the Carabidae larvae,Ceratopogonidae larvae and Liocranidae,while electric conductance (Cond) had strong
impact on Neanuridae. SOM had a greater impact on Isotomidae,pH had a greater impact on Onychiuridae,and soil
temperature had a greater impact on Enchytraeidae. This study would provide scientific reference for wetland restoration.
第 7 期 李 伟等: 太湖岸带湿地土壤动物群落结构与土壤理化性质的关系
Key words: Lake Taihu; soil fauna; biodiversity; canonical correspondence analysis ( CCA ); soil physical and
chemical properties
土壤动物是湿地生态系统的重要组成部分,是
物质循环和能量流动正常运行的关键环节,在土壤
微生物及土壤理化性质的调节和改变、指示环境质
量变化等方面发挥着重要的作用 ( Neher,2001;
Volkmar,2001; Brady et al.,2002; Anke et al.,
2003; Longcore,2003; 刘扬等,2011)。目前,对湿
地生态系统中土壤动物的研究,主要集中在土壤动
物分布格局和影响因子等生态特征以及土壤动物对
枯落物的分解和环境质量的指示等生态功能 2 个方
面(Burger et al.,2003; 杨青等,2004; 吴鹏飞等,
2011; 王天乐等,2011)。随着富营养化湖泊治理
进程的逐步加快,湖泊岸带湿地中土壤生态的优劣
日益成为人们关注的焦点之一; 但是有关大型淡水
湖泊地区土壤动物群落结构和多样性的研究还鲜有
报道 (张秀娟等,2005; 付秀芹等,2007; 韩立亮
等,2007),同时,对湿地生态系统不同植物群落中
土壤动物群落的结构与多样性的研究也较少(黄杰
灵等,2012)。
土壤的理化性质可以影响土壤动物的多样性与
分布,土壤动物也反作用于土壤理化性质,其在有机
质的分解、养分循环、改善土壤结构和土壤肥力方面
发挥着极其重要的作用(刘吉平等,2005; 武海涛
等,2008)。目前,利用数量生态学的手段分析环境
因子对土壤动物时空分布格局影响的研究已有报道
(付秀芹等,2007; 章家恩等,2011)。环太湖大道
的建设以及太湖围垦、筑坝等行为严重影响太湖岸
带环境质量,引起湿地植物群落萎缩,湿地生物多样
性也受到严重影响。本研究通过野外调查和实验室
分析,研究太湖岸带湿地土壤动物的组成、结构、多
样性特征及其与土壤理化性质的关系,旨在为退化
湿地土壤恢复提供理论依据。
1 研究区概况
太湖位于长江三角洲南缘,为江苏省最大湖泊,
湖岸线总线 405 km,年均气温 17 ℃,年均降雨量
1 096. 7 mm(金相灿等,1995)。太湖岸带的土壤由
早期修建堤坝或者更早形成的沉积物构成。研究区
主要集中于太湖东部沿岸,优势植物包括芦苇
(Phragmites australis)、香蒲( Typha orientalis)、芦竹
( Arundo donax )、喜 旱 莲 子 草 ( Alternanthera
philoxeroides )、葎 草 ( Humulus scandens )、水 蓼
(Polygonum hydropiper)和酸模 (Rumex acetosa)等。
其中,酸模岸带(31°1301. 05″N,120°2325. 34″E)
(A ) 临 近 太 湖 湿 地 公 园,主 要 由 酸 模、稗
(Echinochloa crusgalli)、狗尾草 ( Setaria viridis)、飞
蓬(Erigeron acer)和野大豆(Glycine soja)等组成; 乔
灌岸带(31°1555. 26″N,120°2114. 53″E) (B)主要
由柽柳 ( Tamarix chinensis)、芦苇、喜旱莲子草、水
蓼、菰(Zizania latifolia)和菟丝子(Cuscuta chinensis)
等组成; 农作物岸带 ( 31° 21 59. 50″ N,120° 22
42. 03″E)(C)是当地居民栽种农作物的区域,主要
由芝麻 ( Sesamum indicum)、番薯 ( Ipomoea batatas)
和豆 类 等 作 物 组 成,伴 生 植 物 包 括 灰 绿 藜
(Chenopodium glaucum)和葎草等; 天然芦苇岸带
(31°27. 873 N,120°22. 531 E) (D)以芦苇和喜旱
莲子草为植被优势物种,芦苇平均高度约为 2 m,伴
生植物包括芦竹、荠 ( Capsella bursa-pastoris)、萝藦
(Metaplexis japonica)、葎草和野大豆等(图 1)。
图 1 研究区采样位置
Fig. 1 Sampling location of the study area
A.酸模岸带 Rumex acetosa lakeshore; B.乔灌岸带 Tree and shrub
lakeshore; C. 农作物岸带 Crop lakeshore; D. 天然芦苇岸带
Natural reed lakeshore. 下同 The same below.
2 研究方法
2. 1 土壤动物采集
根据高清遥感影像和地形图,结合实地勘查,选
取太湖东部岸带湿地 4 个典型的植物群落样方作为
不同的生境,调查其中的土壤动物。2010 年 8 月进
行调查取样,每个研究样方内 (约 3 km 长岸带区
域)随机选取 5 个样点,每个样点间隔 100 m 左右,
分 3 个土壤层次(0 ~ 5 cm,5 ~ 10 cm,10 ~ 15 cm)。
701
林 业 科 学 49 卷
采用直径 5. 4 cm、体积 115 mL 的土壤动物采样器
进行中小型土壤动物采样。对应 3 个土壤层次,在
每个样点内选取 20 cm × 20 cm × 5 cm的大样各
1 个。
用手拣法野外分离大样,并放入 75%的酒精内
进行固定,带回实验室利用大类别分类法进行鉴定
(尹 文 英, 2000 ); 采 用 体 视 显 微 镜 ( Olympus
SZX16)对分离出来的土壤动物进行鉴定并统计数
量。实验室内采用湿漏斗法(Baermann 法)和干漏
斗法(Tullgren 法)分离中小型土壤动物,分离时间
分别为 48 h 和 24 h,其中,湿漏斗法可以分离到水
生或湿生土壤动物,干漏斗法可以采集到以土壤微
小节肢动物为主的大部分中型土壤动物。分离的土
壤动物根据《中国土壤动物检索图鉴》(尹文英,
1998)在光学显微镜( Leica DM 4000B)和体视显微
镜(Olympus SZX16)下进行分类鉴定,并统计数量。
2. 2 土壤样品的采集及测定
对应土壤动物采样样点,用环刀法采集土壤样
品,装进采集袋,带回实验室按照常规方法进行分
析。选取的测试指标包括土壤 pH、有机质 ( soil
organic matter,SOM)、全磷 ( total phosphorus,TP)、
全氮 ( total nitrogen,TN )、土壤含水率 ( moisture
content,MC)、土壤温度 ( soil temperature,Temp)和
电导率( conductivity,Cond)等 7 个参数。其中,MC
和 Temp 采用 Procheck (美国 Decagon ) 野外现场
测定。
2. 3 土壤动物的多样性和相似性
物种优势度的划分: 个体数占 10%以上的类群
为优势类群,用 + + +表示; 1% ~ 10%之间的为常
见类群,用 + + 表示; 1%以下的为稀有类群,用 +
表示。
选择 Shannon-Wiener 多样性指数(H)、Simpson
多样性指数(D)和 Pielou 均匀度指数(E)反映土壤
动物群落结构多样性特征。
H = -∑
s
i = 1
Pi lnPi,
D = 1 -∑
S
i = 1
Ni(Ni - 1) /[N(N - 1)],
E = H / lnS。
式中: N 表示所有物种的个体总数; Pi 为第 i 个物
种占总物种数量的比例; Ni 表示物种 i 的个体数
量,S 表示物种数量。
用下面的相似性指数比较 2 个不同样方中土壤
动物群落的相似性程度。
Sorensen 指数: C s = 2c /(a + b)。式中:a,b分别
为 A,B 类型全部类群数量;c 为 A,B 共有的类群数
量。
Morisita-Horn 指数:
Cmh =
2( aN)(bN)∑
S
i = 1
[( an i)(bn i)]
(bN) 2∑
S
i = 1
( an i)
2 + ( aN) 2∑
S
i = 1
(bn i)
2

式中: S为类型 A,B所有的类群数; aN和 bN分别为
类型 A,B所有类群的总个体数; an i 和 bn i 分别为类
型 A,B 中第 i 个类群的个体数。
2. 4 数据分析
土壤动物密度数据均为分离的土壤动物个体
数量换算成的平均密度 (个·m - 2 )。数据分析前,
对土壤动物数据进行 lg( x + 1)对数转换,对于服
从正态分布的土壤动物数据,采用 SPSS21 对不同
类型土壤动物的个体数进行单因素方差分析
(One-Way ANOVA),同时,利用 Duncan 多重范围
检验(Duncans multiple range test)比较其差异显著
性。而对于不服从正态分布的土壤动物数据,则
采用 Kruskal Wallis Test(H)非参数检验进行数据
分析。
利用典范对应分析 ( canonical correspondence
analysis,CCA)方法对土壤动物群落进行排序,分析
土壤动物类群与土壤理化性质的关系。分析时剔除
个体数占总个体数小于 1% 的土壤动物数据,并对
土壤群落群落数据进行 lg( x + 1)对数转换,从而减
少土壤动物优势群落的权重。
3 结果与分析
3. 1 土壤动物群落密度
取样采集共捕获土壤动物 537 只,隶属 4 门,共
有 59 个类群,其中,类型 A,B,C 和 D 捕获的土壤
动物类群分别为 25,24,38 和 28 个(表 1)。在大类
群中,节肢动物门(Arthropoda)为优势类群,占总个
体数的 64. 06%,其次为线虫动物门(Nematoda),占
总个体数的 28. 12%。不同类群所占比例差异较
大,如疣跳科占其总个体数的 8. 19%,而端足目和
地蜈蚣目等仅占其总个体数的 0. 19%。土壤动物
群落密度在不同类型间存在一定的差异(图 2):类
型 A 与其他 3 种类型存在显著差异(F = 4. 331,P <
0. 05),其他 3 种类型间无显著性差异 ( P > 0. 5)。
其中,类型 A 的密度最低,为4 017 个·m - 2,而类型
B 的密度最高,为14 496 个·m - 2。
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第 7 期 李 伟等: 太湖岸带湿地土壤动物群落结构与土壤理化性质的关系
表 1 土壤动物群落类群与数量组成
Tab. 1 Group composition and quantitative distribution of soil animal community
类群 Group
A B C D 合计 Total
Ind Per Dom Ind Per Dom Ind Per Dom Ind Per Dom Ind Per Dom
软体动物门 Mollusca
腹足纲 Gastropoda 2 1. 06 + + 1 0. 6 + 3 0. 56 +
线虫动物门 Nematoda 5 10. 87 + + + 79 41. 8 + + + 50 30. 12 + + + 17 12. 5 + + + 151 28. 12 + + +
环节动物门 Annelida
线蚓科 Enchytraeidae 1 2. 17 + + 25 13. 23 + + + 8 4. 82 + + 5 3. 68 + + 39 7. 26 + +
节肢动物门 Arthropoda
端足目 Amphipoda 1 0. 6 + 1 0. 19 +
等足目 Isopoda 12 7. 23 + + 6 4. 41 + + 18 3. 35 + +
伪蝎目 Pseudoscorpionida 1 0. 6 + 1 0. 19 +
跳蛛科 Salticidae 1 2. 17 + + 1 0. 53 + 2 1. 2 + + 1 0. 74 + 5 0. 93 +
狼蛛科 Lycosidae 2 1. 2 + + 1 0. 74 + 3 0. 56 +
光盔蛛科 Liocranidae 9 6. 62 + + 9 1. 68 + +
平腹蛛科 Gnaphosidae 4 8. 7 + + 9 4. 76 + + 9 5. 42 + + 9 6. 62 + + 31 5. 77 + +
蜱螨亚纲 Acari 4 2. 41 + + 1 0. 74 + 5 0. 93 +
地蜈蚣目 Geophilomorpha 1 0. 6 + 1 0. 19 +
石蜈蚣目 Lithobiomorpha 1 0. 53 + 1 0. 6 + 2 0. 37 +
倍足纲 Diplopoda 4 2. 41 + + 2 1. 47 + + 6 1. 12 + +
综合纲 Symphyla 1 2. 17 + + 1 0. 6 + 2 0. 37 +
蠋虫戋纲 Pauropoda 6 3. 61 + + 6 1. 12 + +
棘跳科 Onychiuridae 1 2. 17 + + 2 1. 06 + + 3 1. 81 + + 6 1. 12 + +
球角跳科 Hypogastruridae 3 1. 59 + + 3 0. 56 +
疣跳科 Neanuridae 1 2. 17 + + 30 15. 87 + + + 10 6. 02 + + 3 2. 21 + + 44 8. 19 + +
等节跳科 Isotomidae 2 4. 35 + + 9 4. 76 + + 5 3. 68 + + 16 2. 98 + +
长角跳科 Entomobryidae 1 0. 53 + 1 0. 6 + 2 0. 37 +
圆跳科 Sminthuridae 1 0. 6 + 1 0. 19 +
蛱虫八科 Japygidae 1 2. 17 + + 2 1. 2 + + 3 0. 56 +
蚤蝼科 Tridactylidae 1 2. 17 + + 1 0. 6 + 3 2. 21 + + 5 0. 93 +
白蚁科 Termitidae 1 0. 6 + 1 0. 19 +
虱啮科 Liposcelididae 3 2. 21 + + 3 0. 56 +
蠼螋科 Forficulidae 2 1. 2 + + 2 0. 37 +
管蓟马科 Phlaeothripidae 1 2. 17 + + 1 0. 6 + 2 0. 37 +
负子蝽科 Belostomatidae 1 0. 53 + 1 0. 6 + 2 0. 37 +
盲蝽科 Miridae 2 1. 06 + + 2 0. 37 +
长蝽科 Lygaeidae 2 4. 35 + + 10 7. 35 + + 12 2. 23 + +
盾蝽科 Scutelleridae 1 0. 74 + 1 0. 19 +
红蝽科 Pyrrhocoridae 1 2. 17 + + 1 0. 19 +
花蝽科 Anthocoridae 2 4. 35 + + 2 0. 37 +
缨甲科 Ptiliidae 1 2. 17 + + 1 0. 19 +
隐翅甲科 Staphylinidae 4 8. 7 + + 5 2. 65 + + 4 2. 41 + + 3 2. 21 + + 16 2. 98 + +
蚁甲科 Pselaphidae 1 0. 74 + 1 0. 19 +
步甲科 Carabidae 2 4. 35 + + 3 1. 59 + + 7 4. 22 + + 21 15. 44 + + 33 6. 15 + +
水龟甲科 Hydrophilidae 2 4. 35 + + 2 0. 37 +
毛蕈甲科 Diphyllidae 2 1. 06 + + 1 0. 74 + 3 0. 56 +
姬花甲科 Phalacridae 1 2. 17 + + 1 0. 74 2 0. 37 +
步甲科幼虫 Carabidae larvae 7 5. 15 + + 7 1. 3 + +
隐翅甲科幼虫 Staphylinidae larvae 4 2. 12 + + 1 0. 6 + 6 4. 41 + + 11 2. 05 + +
蚁甲科幼虫 Pselaphidae larvae 1 0. 53 + 1 0. 19 +
毛泥甲科幼虫 Ptilodactylidae larvae 1 0. 6 + 1 0. 19 +
萤科幼虫 Lampyridae larvae 1 0. 6 + 1 0. 19 +
菌蚊科 Mycetophilidae 3 6. 52 + + 6 3. 61 + + 7 5. 15 + + 16 2. 98 + +
蚊科 Culicidae 1 0. 6 + 1 0. 19 +
蚋科 Simuliidae 1 0. 53 + 1 0. 19 +
蛾蠓科 Psychodidae 1 2. 17 + + 1 0. 53 + 1 0. 6 + 3 0. 56 +
摇蚊科 Chironomidae 2 4. 35 + + 1 0. 53 + 2 1. 2 + + 5 0. 93 +
潜蝇科 Agromyjidae 1 2. 17 + + 2 1. 2 + + 3 2. 21 + + 6 1. 12 + +
果蝇科 Drosophilidae 1 0. 74 + 1 0. 19 +
蝇科幼虫 Muscidae larvae 2 1. 06 + 1 0. 6 + 3 0. 56 +
长足虻科幼虫 Dolichopodidae larvae 1 0. 53 + 1 0. 19 +
蠓科幼虫 Ceratopogonidae larvae 2 1. 2 + + 5 3. 68 + + 7 1. 3 + +
小蜂科 Chalcididae 2 4. 35 + + 1 0. 74 + 3 0. 56 +
蚁科 Termitidae 3 6. 52 + + 3 1. 59 + + 11 6. 63 + + 3 2. 21 + + 20 3. 72 + +
总个体数 Total individual 46 100 189 100 166 100 136 100 537 100
总类群数 Total group 25 24 38 28 59
① Ind: 个体数量 Individual number; Per: 百分比 Percent; Dom: 优势度 Dominance.
901
林 业 科 学 49 卷
图 2 土壤动物群落密度动态
Fig. 2 Densities dynamic of soil animal community
图中所标示的是 SE 值(标准误)The indicated in the figure is the
SE value ( standard error) .下同 The same below.
3. 2 土壤动物群落多样性
不同植被类型中土壤动物群落结构及多样性均
有不同的表现,反映了土壤动物对不同生境类型的
响应(图 3)。不同植被类型间的 Simpson 多样性方
差分析表明,类型 B 与类型 C,D 之间差异显著(F
= 1. 878,P < 0. 05);Pielou 均匀度方差分析表明,
类型 B 显著低于其他 3 种类型 (H = 15. 052,P <
0. 05);而 Shannon-Wiener 多样性方差分析表明,类
型 B 与类型 C 差异显著(F = 1. 299,P < 0. 05)。
图 3 土壤动物群落多样性
Fig. 3 Diversities of soil animal community
3. 3 土壤动物群落相似性
从表 2 可以看出,4 种植被类型土壤动物群落
空间相似性存在差异,说明不同植被类型对土壤动
物群落物种组成、丰富度及群落优势类群数量产生
了一定的影响。其中,Sorensen 指数偏重于考虑物
种组成的差异性,而 Morisita-Horn 指数偏重于考虑
每个物种的丰度。
表 2 土壤动物群落相似性①
Tab. 2 Similarities of soil animal community
植被类型 Vegetation type A B C D
A 1 0. 45 0. 61 0. 64
B 0. 49 1 0. 86 0. 47
C 0. 54 0. 55 1 0. 64
D 0. 53 0. 42 0. 52 1
① 对角线之下为 Sorensen 指数,对角线之上为 Morisita-Horn 指
数。Sorensen index under the diagonal,Morisita-Horn index above the
diagonal.
3. 4 土壤动物与土壤因子 CCA 分析
20 个样方的土壤理化性质如表 3 所示。此外,
从表 4 中可以看出,土壤理化性质各因子之间的相
关性存在差异:pH 与 SOM、TN 和 MC 呈显著负相关
(P < 0. 01),SOM 与 TN 和 MC 呈显著正相关(P <
0. 001),MC 与 Cond 呈显著正相关( P < 0. 001)。
第 1 轴主要反映 TP,而第 2 轴主要反映 pH 和 SOM
(表 5)。
采用 CCA 分析了太湖岸带 MC,pH,SOM,
Cond,TN,TP 和 Temp 等 7 个因子与土壤动物群落
分布的相关关系(图 4)。第 1 排序轴与 TP 相关性
较大,而第 2 排序轴与 SOM 和 pH 相关性较大。鞘
翅目步甲科幼虫、蠓科幼虫,蜘蛛目的光盔蛛科受
TP 含量的影响较大,疣跳科受 Cond 的影响较大,
等节跳科受 SOM 影响较大,棘跳科受 pH 的影响较
大,线蚓科受 Temp 的影响较大。
4 讨论
植物群落是影响土壤动物多样性的主要因子之
一(Bruelheide et al.,2002; 王邵军等,2010),可以
影响土壤动物群落组成、丰富度和数量,能够为土壤
动物提供部分食物来源和适宜的栖息环境(Wardle
et al.,2004; 殷秀琴等,2010b),其中,土壤有机质
是食物的直接来源(林英华等,2004)。土壤动物多
样性随人为影响的不同而存在较大差异,人类活动
可引起土壤动物物种多样性降低,优势度提高,从而
形成只利于少数几个土壤动物种群栖息生存的环境
(王广力等,2005)。本研究中土壤动物群落的密度
在 4 种植被类型中存在一定的差异: 类型 A(酸模
岸带)的密度最低,主要是由于其靠近太湖湿地公
园,受到旅游人群踩踏的影响较大,受人为干扰程度
较为显著;类型 B(乔灌岸带)的密度最高,主要是
由于其能够产生种类丰富的凋落物,易被土壤动物
011
第 7 期 李 伟等: 太湖岸带湿地土壤动物群落结构与土壤理化性质的关系
分解消化,尤其对捕食性土壤动物、线蚓和线虫的影
响显著(Hartmut,1998); 类型 C(农作物岸带)的密
度高于类型 D(天然芦苇岸带),主要是由于其土壤
中可能存留农作物的种子或其他繁殖体,从而增加
了土壤的空间异质性,为某些土壤动物提供了较为
适宜的生活场所,提高了土壤动物群落多样性。
表 3 土壤理化性质
Tab. 3 Physical and chemical properties of soil
植被类型 Vegetation type pH SOM /( g·kg - 1 ) TN /( g·kg - 1 ) TP /( g·kg - 1 ) MC(% ) Temp /℃ Cond /(μs·cm - 1 )
7. 80 5. 01 0. 51 0. 41 11. 49 32. 20 0. 10
7. 80 2. 95 0. 45 0. 58 15. 29 33. 00 0. 05
A 7. 93 4. 02 0. 52 0. 57 19. 67 32. 80 0. 10
7. 87 4. 49 0. 86 0. 59 16. 43 32. 93 0. 04
7. 80 5. 00 0. 98 0. 60 22. 42 33. 23 0. 21
6. 50 33. 37 2. 65 0. 39 40. 89 31. 60 0. 52
7. 00 21. 00 1. 68 0. 29 39. 47 28. 83 0. 75
B 6. 87 30. 63 2. 08 0. 38 34. 90 30. 97 0. 33
6. 93 33. 57 1. 70 0. 33 40. 15 31. 30 0. 64
6. 33 79. 33 5. 22 0. 50 37. 28 30. 17 0. 51
8. 00 26. 90 2. 35 0. 53 27. 70 29. 60 0. 42
8. 20 9. 89 1. 10 0. 41 24. 88 28. 40 0. 35
C 8. 17 9. 82 0. 75 0. 54 20. 88 31. 17 0. 18
8. 30 13. 93 0. 99 0. 48 22. 53 30. 23 0. 34
8. 10 16. 57 0. 93 0. 57 21. 19 30. 57 0. 40
6. 27 17. 87 0. 98 0. 67 23. 66 31. 27 0. 23
6. 87 29. 70 1. 71 0. 81 32. 95 30. 07 0. 58
D 6. 97 30. 93 1. 81 0. 99 33. 24 29. 73 0. 36
6. 80 26. 10 1. 50 0. 68 35. 20 29. 03 0. 30
6. 03 36. 17 1. 72 0. 76 32. 61 30. 47 0. 50
表 4 土壤因子相关性①
Tab. 4 Correlation matrix for soil factor
因子 Factor pH SOM TN TP MC Temp
SOM - 0. 637** 1. 000
TN - 0. 602** 0. 969*** 1. 000
TP - 0. 146 - 0. 025 - 0. 139 1. 000
MC - 0. 661** 0. 703*** 0. 656** - 0. 076 1. 000
Temp 0. 128 - 0. 262 - 0. 227 - 0. 126 - 0. 398 1. 000
Cond - 0. 399 0. 559** 0. 506 * - 0. 185 0. 766*** - 0. 501 *
①* ,**和***分别表示在 0. 05,0. 01 和 0. 001 水平上差异显著。下同。* ,**and ***are used to indicate significant difference at 0. 05,
0. 01 and 0. 001 levels,respectively. The same below.
表 5 土壤因子与排序轴的相关性
Tab. 5 Correlation coefficients between ordination axis and soil factors
CCA 第 1 排序轴
CCA axis 1
CCA 第 2 排序轴
CCA axis 2
土壤因子第 1 排序轴
Soil factor axis 1
土壤因子第 2 排序轴
Soil factor axis 2
CCA 第 1 排序轴 CCA axis 1 1. 000
CCA 第 2 排序轴 CCA axis 2 0. 006 1. 000
土壤因子第 1 排序轴 Soil factor axis 1 0. 951*** 0. 000 1. 000
土壤因子第 2 排序轴 Soil factor axis 2 0. 000 0. 966*** 0. 000 1. 000
pH - 0. 171 0. 791*** - 0. 180 0. 819***
SOM - 0. 095 - 0. 708*** - 0. 100 - 0. 733***
TN - 0. 129 - 0. 649** - 0. 136 - 0. 672***
TP 0. 849*** - 0. 187 0. 893*** - 0. 194
MC - 0. 011 - 0. 439 * - 0. 012 - 0. 454 *
Temp - 0. 186 - 0. 062 - 0. 196 - 0. 064
Cond - 0. 290 - 0. 436 * - 0. 305 - 0. 451 *
一般来说,优势度指数越大说明该类型中某个
种类的土壤动物个体数占该类型总个体数量的比例
越高,导致该类型总体的均匀度下降而优势度增加
(殷秀琴等,2010a)。本研究中 Sorensen 相似性指
111
林 业 科 学 49 卷
图 4 样方、土壤动物群落与土壤理化性质的 CCA 排序
Fig. 4 A scatter plot of CCA ordination for samples,soil animal cummunity and soil physical and chemical properties
○表示样方,数字为样方编号 ○means sample,figure means sample No.
表示土壤动物类群,单词为类群名称 means soil animal group,word means group name.
Nematoda: 线虫动物门; Enchytraeidae: 线蚓科; Isopoda: 等足目; Liocranidae: 光盔蛛科; Gnaphosidae: 平腹蛛科; Diplopoda: 倍足纲;
Pauropoda: 蠋虫戋纲; Onychiuridae: 棘跳科; Neanuridae: 疣跳科; Isotomidae: 等节跳科; Lygaeidae: 长蝽科; Staphylinidae: 隐翅甲科;
Carabidae: 步甲科; Carabidae larvae: 步甲科幼虫; Staphylinidae larvae: 隐翅甲科幼虫; Mycetophilidae: 菌蚊科; Agromyjidae: 潜蝇科;
Ceratopogonidae larvae: 蠓科幼虫; Termitidae: 蚁科。
数均介于 0. 42 ~ 0. 55 之间,Morisita-Horn 相似性指
数较大,介于 0. 45 ~ 0. 86 之间,说明各类型之间空
间相似性较强,植被类型的变化对土壤动物群落的
相对数量影响较弱。而 Sorensen 相似性指数大都低
于 Morisita-Horn 相似性指数,说明群落稀有类群和
常见类群的种类组成变化较大,而优势类群的种类
组成及个体数量的变化相对较小。
土壤动物群落具有鲜明的空间异质性特征,不
同植被类型的土壤动物群落类群组成及个体数量存
在差异。在太湖岸带,土壤动物个体数在不同植物
群落中的水平分布规律为 B > C > D > A。因为不同
植物群落的凋落物的组成、生境和土壤的类型以及
土壤的理化性质不同,对土壤动物都产生了一定的
影响。一般来说,影响土壤动物群落组成的微生境
因子较多,主要包括植物群落、土壤理化性质、气候
条件和人为干扰等(Anderson et al.,2000; Davis et
al.,2006; Murray et al.,2006; 张龙龙等,2009 )。
土壤动物不仅受植物群落的影响,也受土壤理化性
质的影响。土壤动物群落与土壤营养物质有一定联
系,这是由于土壤动物影响着土壤营养物质的合成
和分解,或者说土壤营养物质是土壤动物生存的必
要条件; 而非生物环境因子可对不同土壤动物产生
不同的影响,土壤含水量过高能够抑制线虫、双翅目
的个体数目(林英华等,2004)。本研究通过对太湖
岸带湿地土壤动物与土壤理化性质进行 CCA 分析,
结果表明土壤动物类群和数量的分布与土壤理化性
质有密切的关系。从整体来看,各土壤因子对土壤
动物分布的影响存在一定差异; 由于环境的异质
性,不同生境类型中土壤动物群落的组成存在一定
的差异。
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(责任编辑 朱乾坤)
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