广州白云山大中型土壤动物群落结构与多样性

Structure and Diversity of Soil Macrofauna and Mesofauna Communities in the Baiyun Mountain, Guangzhou

Guangdong Landscape Architecture - - Wildlife And Habitat Conservation -

乔煜 熊咏梅* 吴巧花

(广州市林业和园林科学研究院/广东广州城市生态系统国家定位观测研究站,广东 广州 510405)

QIAO YU,XIONG Yong-mei *,WU Qiao-hua

(Guangzhou Institute of Forestry and Landscape Architecture/guangdong Guangzhou Urban Ecology System Research Station, Guangzhou 510405, China)

摘要:2017 年 8 月和 2018 年 1月对广州白云山大中型土壤动物群落进行了调查,共收集土壤动物13 804 头,隶属 4 纲 25 目。其中优势类群为真螨目 Acariformes 和弹尾目 Collembola,常见类群为寄螨目 Parasiformes、缨翅目Thysanoptera、鞘翅目 Coleoptera 和膜翅目Hymenoptera,其余类群为稀有类群。调查发现白云山大中型土壤动物个体数和多样性指数存在差异性;其垂直分布有明显的差异性,个体数随着深度的增加而急剧减少。调查结果为进一步研究城市环境对大中型土壤动物的影响提供基础数据。

关键词:白云山;土壤动物;群落结构;多样性中图分类号:S714文献标志码:A

文章编号:1671-2641(2018)05-0017-04

收稿日期:2018-09-10

修回日期:2018-10-10

Abstract: In August, 2017 and January, 2018, the soil macrofauna and mesofauna communities in Baiyun mountain at Guangzhou City were investigated, and a total of 13 804 soil fauna individuals were found, belonging to 4 classes and 25 orders. The dominant orders were Acariformes and Collembola, while the frequent orders were Parasiformes, Thysanoptera, Coleoptera, and Hymenoptera, and the others were rare orders. The survey found that the individuals and the diversity index of soil fauna differed from different habitats, and there was difference in vertical distribution of soil fauna while it showed obvious surface assembly. The results provide basic data for further research on the effects of urban environment on soil fauna.

Key words: Baiyun Mountain; Soil fauna; Community structure; Diversity

城市化进程中,在强烈的人为因素干扰下土壤性质发生变化 [1],土壤碱化、富营养化、重金属污染化严重 [2~3],同时直接或间接地影响植物、土壤动物等生物多样性 [4~5]。土壤动物是城市生态系统的重要组成部分,在城市生态系统物质循环、能量流动中具有重要地位。土壤动物能够对城市化所带来的环境污染或变化做出较为灵敏的反应,因此,城市化对土壤动物群落的影响已成为生态学研究的热点之一 [6~7]。白云山位于广州城区东北部,被誉为广州市的“绿肺”,是市民游憩、休 闲和度假的重要场所,在广州城市生态环境建设中担负着极重要的功能。目前,白云山已处于城市四面包围之中,是研究城市化与土壤动物相互响应的理想场所,关于白云山绿地土壤动物多样性的研究却鲜有报道 [8],尚未见对白云山绿地大中型土壤动物的相关研究。本文基于对白云山绿地土壤动物群落结构的调查,研究其多样性和垂直分布的状况,为后续研究城市化对白云山绿地土壤动物的影响提供基础数据,以期进一步研究土壤动物对城市生态系统健康状况的反馈机制。

1 研究方法

1.1 研究区域概况白云山是广州市城区东北部最大的一块城市绿地,属南亚热带季风海洋性气候,温暖湿润,并具有比较明显的干湿季。年平均气温为

21.4℃ ~21.8℃,日均气温在0℃以上;年降水量1 689.3~1 876.5 mm,雨季

(4—9 月 )降水量占到全年的85% 以上;年均湿度为 79%。白云山原生植被为南亚热带季风常绿阔叶林,经过多次破坏和人工林改造,现在的植被为人工植被和天然次生植被的混合

* 基金项目:2016年广州市财政专项“广州城市园林绿地生态监测”(2061600000271);2018年广州市财政专项“城市公园生物多样性本底调查及评价”(2061710000112)。

体。白云山地带性土壤为赤红壤,呈强酸性 [9]。

1.2 取样和鉴定

于 2017 年 8 月(雨季)和 2018年 1 月(旱季),选取白云山11 块固定样地取样,样地面积为400 m2。每个样地内按对角线法选取 5 个点,每个点用边长15 cm×15 cm正方形线框收集地表凋落物层取一个混合样,记作 F0 层(凋落层);每个点周边用直径 6 cm 的采土器分 F1 层(0~10

cm)、f2 层(10~30 cm)、f3 层(30~50

cm)3 层取样,每个分层各获得3 个土样。采集的样本立即带回实验室,用干漏斗法对大中型土壤动物进行分离。所得标本用 75%的酒精保存,进行分类鉴定及数据统计。参照尹文英《中国土壤动物检索图鉴》在体式显微镜下进行分类鉴定及统计[10]。

1.3 数据分析对照尹文英所著的《中国土壤动物检索图鉴》一书对收集到的土壤动物进行分类鉴定和个体数量统计。根据所捕获的土壤动物的个体数占总捕获量的百分比进行划分,个体数占总捕获量 10.00% 以上者为优势类群

(+++);个体数占总捕获量 1.00% ~ 10.00% 为常见类群(++);个体数占总捕获量 1.00% 以下为稀有类群

(+),收集不到者记为无(–)[10]。以 Shannon - Wiener 多样性指数(H)、pielou 均匀度指数(E)、simpson 优势度指数(C)和Margalef 丰富度指数(D)表示土壤动物群落相对多样性,计算公式:

体数,N为总个体数,S为种数 [10]。测定数据用 STATISTICA 10.0 统计软件处理,数值为平均值±标准差。

2结果与分析

2.1土壤动物群落组成调查共获得白云山绿地大中型土壤动物 13 804 头,隶属4 纲 25 目(表1)。其中,雨季获得大中型土壤动物 9 630 头,隶属于 3 门 12 纲

29目或亚纲,优势类群为弹尾纲和真螨目,总计占个体数77.66%;常见类群为寄螨目、缨翅目、鞘翅目和膜翅目,总计占个体数15.13%;稀有类群包括腹足纲、综合纲、寡毛纲、蠋线纲、等等,总计占个体数7.22%。旱季获得大中型土壤动物4 174 头,隶属于1 门 8 纲 20 目或亚纲,优势类 群为弹尾纲和真螨目,总计占个体数

86.18%;常见类群为寄螨目、缨翅目和膜翅目,总计占个体数10.83%;稀有类群包括综合纲、蜘蛛目、伪蝎目等,总计占个体数2.99%。可见,旱雨季的土壤动物优势类群和常见类群几乎相同,其中旱季优势类群的优势度更高,但数量差异大,雨季个体数量是旱季的两倍以上。

2.2土壤动物垂直分布垂直分布在白云山绿地F0层(凋

落层)、F1层(0~10 cm)、f2层(10~30 cm)和 F3 层(30~50 cm)的大中型土壤动物随着土层深度的增加而急剧减少(图1),表明白云山绿地绝大

多数大中型土壤动物都在凋落层生存。旱季和雨季的土壤动物均呈现表聚性,其中旱季和雨季F0 层土壤动物个体数差异最大,旱季为3 329 头,雨季为8 814 头;F1 层、F2 层和 F3层的土壤动物个体数差异不明显;旱季和雨季F3层的土壤动物均数量少,分别为 59 头和 72 头。

2.3土壤动物多样性对旱雨季白云山绿地大中型土壤动物多样性特征进行了调查。白云山绿地旱季土壤动物类群数(S)平均值为44±9,雨季则为58±9(图2);旱季土壤动物个体数(N)平均值为

431±196,雨季则为962±542(图3);旱季土壤动物 Shannon - Wiener 多样性指数(H)平均值为 2.74±0.38,雨季则为 2.88±0.50(图 4);旱季土壤动物 Pielou均匀度指数(E)平均值为

0.73±0.09,雨季则为0.71±0.12(图5);旱季土壤动物Simpson优势度指数(C)平均值为0.14±0.08,雨季则为 0.14±0.13 (图6);旱季土壤动物 Margalef 丰富度指数(D)平均值为 7.10±1.39,雨季则为 8.50±1.13(图 7)。对比白云 山绿地大中型土壤动物多样性指数、均匀度指数以及优势度指数平均值,雨季的个体数远远大于旱季,雨季的类群数和丰富度指数高于旱季,其他指数差别不大,说明白云山绿地大中型土壤动物的绝大部分更适应雨季,但优势类群对旱雨季变化的响应不明显。

3小结

白云山以中低山和丘陵地貌为主要地理特征,植被常绿,大部分绿地为复层结构,形成较适宜水热条件,土壤动物较为丰富,调查共获得大中型动物 13 804 头,隶属4 纲 25 目。其中绝大部分大中型土壤动物更适应雨季,雨季的个体数、类群数和丰富度指数高于旱季,但占总个体数比例达 77.66% 的优势类群对旱雨季无明显响应。可见,研究水热条件对白云山绿地中大型土壤动物的影响,可重点分析除优势类群外的其他类群。同时大中型土壤动物的表聚性明显,凋落层和 F1 层(0~10 cm)

个体密度大,F2 层(10~30 cm)和

F3 层(30~50 cm)的土壤动物急剧减少到不足百头,这与土壤的理化性质也有一定关系,后续将研究白云山绿地中大型土壤动物与土壤理化性质的关系。

注:文中图片为作者自绘。

参考文献:

[1] LI J,DENG J,GU Q,et al. The Accelerated Urbanization Process: A Threat to Soil Resources in Eastern China[j]. Sustainability,2015,7(6):

7137-7155.

[2] ENLOE HA,LOCKABY BG, ZIPPERER Wc,et al. Urbanization effects on soil nitrogen transformations and microbial biomass in the subtropics[j]. Urban Ecosystems,2015,18(3):

1-14.

[3] MENG J,WANG T,WANG P,et al.

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