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左家自然保护区不同次生林大型土壤动物群落的比较研究

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第33卷第5期 V0l-33 No.5 长春师范大学学报(自然科学版) Journal of Changchun Normal University(Natural Science) 2014年l0月 0ct.2014 左家自然保护区不同次生林 大型土壤动物群落的比较研究 寇新昌,李 波 (东北师范大学地理科学学院,吉林长春1 30024) [摘 要]对吉林省左家自然保护区杂木林、蒙古栎+黑桦林和花曲柳一榛灌丛次生林的大型土壤 动物进行研究,共获大型土壤动物2522只,分别隶属3门8纲25目。三种生境大型土壤动物群落 水平结构表现为类群数相似,但土壤动物组成上存在明显差异,共同优势类群均为蚁科。大型土壤 动物群落垂直结构表现为表聚性,花曲柳一榛灌丛的表聚性要高于杂木林和蒙古栎+黑桦林。蒙 古栎+黑桦林和杂木林大型土壤动物相似性程度极高,与花曲柳一榛灌丛为中等相似;蒙古栎+黑 桦林和花曲柳一榛灌丛大型土壤动物多样性相似,与杂木林多样性存在一定差异,表现为优势度指 数高,均匀度、丰富度和多样性指数低。 [关键词]大型土壤动物;水平结构;垂直结构;次生林;左家 [中图分类号]s154 [文献标识码]A [文章编号]2095—7602(2014)05—0063—04 土壤动物群落组成和功能对森林生态系统物质循环和能量流动有着重要作用¨ ,与森林土壤的形成、 发育、演替密切关系相关 I4],对采伐后森林生态系统的恢复有重要影响。人类活动对左家地区森林生态系 统的干扰,使得环境发生改变,土壤动物随之也发生变化。本文选取吉林省左家自然保护区次生林为研究对 象,探讨不同生境对土壤动物群落的影响,旨在了解不同次生林大型土壤动物群落特征,为左家自然保护区森 林生态系统恢复提供科学依据。 1研究区概况 左家地区地处吉林省吉林市昌邑区,地理坐标东经126 ̄01 一126 ̄08 ,北纬44。10 一44 ̄45 ,地质构造属于舒兰一 伊通地堑的西部边缘,平均海拔300 m,属于温带I生季风气候,夏季以西南风为主,年降水量550 ̄720ram,年平 均气温4.4 ̄C I5]。地带性土壤为暗棕壤。原始植被为红松阔叶混交林,是长白山针阔混交林的西部边缘地带,由于 人类活动的影响,现生为次生落叶阔叶林,阳坡主要为蒙古栎林,阴坡主要为杂木林,部分地段出现采伐迹地。 2研究方法 在研究区选取杂木林、蒙古栎+黑桦林和花曲柳一榛灌丛进行取样,在每个生境中设面积为50em×50era 的4个重复样方,各样方分凋落物层、0~10cm、10~20em和20~30cm土层取样。在野外采用手捡法获 大型土壤动物。室内显微镜下进行分类鉴定,将成虫与幼虫分开统计。采用Shannon—Wiener多样性指数、 Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数计算分析土壤动物群落特征 。采用Sprensen 相似性指数来计算不同生境土壤动物的相似性,用SPSS软件对数据进行方差分析。 3结果与分析 3.1 大型土壤动物的类群和数量组成 三种生境共获大型土壤动物36类,2522只,隶属3门8纲25目。其中杂木林获大型土壤动物28类,633 [收稿日期]2014—02一】7 [基金项目]国家自然科学基金项目(41171207)。 [作者简介]寇新昌(1992一),男,辽宁辽阳人,东北师范大学地理科学学院硕士研究生,从事土壤动物生态学研究。 [通讯作者]李波(1959一),男,吉林长春人,工程师,从事土壤生态学研究。 63・ ・只,占三生境个体数的25.10%,蒙古栎+黑桦林获大型土壤动物23类,820只,占三生境个体数的32.51%, 花曲柳一榛灌丛获大型土壤动物24类,1069只,占三生境个体数的42.39%。 杂木林优势类群4类,分别为蚁科、正蚓科、鞘翅目幼虫和线虫科,占杂木林个体数的68.41%;常见类群 7类,分别为蜘蛛目、双翅目成虫、双翅目幼虫、鞘翅目成虫、地蜈蚣目、石蜈蚣目和结合目,占23.99%;稀有类 群l7类,占7.6%。蒙古栎+黑桦林优势类群2类,分别为蚁科和线虫科,占蒙古栎+黑桦林个体数的67. 35%;常见类群9类,分别为正蚓科、鳞翅目幼虫、蜘蛛目、双翅目幼虫、鞘翅目成虫、鞘翅目幼虫、地蜈蚣目、结 合目和双尾目,占29.41%;稀有类群12类,占3.24%。花曲柳一榛灌丛优势类群2类,分别为蚁科和正蚓 科,占花曲柳一榛灌丛个体数的65.58%;常见类群5类,分别为鞘翅目、鳞翅目幼虫、蜘蛛目、地蜈蚣目和线 虫科,占28.54%;稀有类群17类,占5.88%。 3.2大型土壤动物群落结构 3.2.1 大型土壤动物群落水平结构 土壤动物类群数表现为杂木林(生境I)>花曲柳一榛灌丛(生境Ⅲ)>蒙古栎+黑桦林(生境Ⅱ),并且 土壤动物组成存在明显差异,蚁科在3个生境均为优势种,正蚓科在生境I和生境Ⅲ为优势种,线虫科在生境 I和生境Ⅱ为优势种,鞘翅目幼虫在生境I为优势种。生境Ⅲ的大型土壤动物个体数较多,占总个体数的 42.39%,生境I和生境Ⅱ分别占总个体数的25.10%和32.51%(图1)。 通过对三种生境的各4个样方所获大型土壤动物类群和个体数进行方差分析,经显著性检验,个体数,F =17.668;类群数,F=1.641,个体数的F值大于4.26,而类群数的F值小于4.26(FD.05=4.26)。表明三种 生境大型土壤动物的个体数存在明显差异,类群数差异不明显。对其中任意两个生境间进行平均数的显著性 检验,其个体数,生境I与生境II,t=1.756;生境I与生境Ⅲ,t=6.872;生境Ⅱ与生境III,t=6.552。除生境 I与生境II t值小于2.48,其余两个t值均大于2.48(tO.05=2.48),可以看出生境I与生境Ⅱ的大型土壤动 物个体数差异不大,生境Ⅲ与生境I、生境Ⅱ的个体数差异较大,检验结果与实际调查结果相符。生境Ⅲ的个 体数明显多于其他两生境,其中蚁科个体数占半数以上,这与其环境较干、温度适宜蚁科生存有关。杂木林土 壤动物种类最多,因为与其他两生境相比,其生境条件优越,土壤动物种类丰富 ’ 。 3.2.2大型土壤动物群落垂直结构 各生境大型土壤动物在不同土层的分布存在差异,由于生境Ⅲ人为干扰较严重,环境适合蚁科生存,表层 蚁科个体数较多,导致生境Ⅲ各层的个体数差别较大,而生境I和生境Ⅱ表层蚁科的个体数并不多,所以生境 I和生境Ⅱ各层个体数差别较小。生境Ⅲ中0一lOcm个体数是lO一20cm和20~30em层的8—9倍和 12—13倍,而在生境I和生境Ⅱ中分别是5和6倍左右。由此可见,生境Ⅲ的大型土壤动物表聚性要比生 境I和生境Ⅱ明显(图2)。 各生境大型土壤动物的垂直分布特征为:凋落物层中大型土壤动物的个体数低于0—10cm层中大型土 壤动物个体数,凋落物层以下的个体数随土壤深度增加呈现出递减的变化趋势(图2)。而三个生境类群数变 化并没有明显的规律。由此可见,三个生境的大型土壤动物个体数的垂直分布特征均具表聚性,而类群数变 化规律不明显。土壤动物群落的个体数均存在明显的垂直分布特征,主要是因为土壤动物的垂直分布受土壤 理化性质和营养状况的制约,与土壤营养元素的表聚性有关 -9 J。 墨生境I一生境I1日生境IⅡ 图生境I一生境II四生境III ~蚁科 线虫科  蚁科 一线虫科 正蚯蚓科  鞘翅闷幼虫 正蚯蚓科 鞘翅日幼虫 优势_炎群 优势类群 图1 不同生境土壤动物优势类群个体数量特征 64・ 图2不同生境不同土层大型土壤动物个体数比较 ・3.3不同生境大型土壤动物相似性分析 不同生境土壤动物群落存在差异,但也具一定的相似性,通过Sprensen相似性指数分析结果见表1。从 表1可看出,生境I与生境Ⅱ的大型土壤动物相似性指数为0.824,两者的相似性程度极高。虽然两生境大 型土壤动物群落组成和数量存在一定的差异,但两生境同属次生林,生境条件相对一致,因此土壤动物类群显 示出很大程度的相似性。生境I与生境Ⅱ与生境Ⅲ的相似性指数分别为0.692和0.681,为中等相似,因为 生境Ⅲ是采伐迹地,与其他两生境不同,如植物群落高度、群落组成、林冠郁闭度/群落盖度及人为干扰程度等 的不同,导致其大型土壤动物群落组成及数量与其他两个生境相比存在较大的差异。 3.4不同生境大型土壤动物多样性比较 本文采用各指数对三种生境大型土壤动物群落多样性特征进行比较,结果见表2。由表2可见,生境Ⅱ 和生境Ⅲ多样性指数、丰富度指数和均匀度指数均低于生境I,而优势度指数高于生境I,且生境Ⅱ和生境Ⅲ 的优势度指数基本相同,两生境中的优势类群蚁科均占该生境土壤动物总数的50%以上,优势明显,优势度 指数高。显示出多样性指数与丰富度指数、均匀度指数呈正相关的变化,而与优势度指数相反。 表1大型土壤动物的Sprensen相似性指数 生境I 生境II 生境II1 692 生境I 1.000 0.824 0.1.000 O.68l 生境II 1.000 生境Ⅱ1 注:1.0-0.75为极相似;O.75.0.5O中等相似; 0.5 0.20中等不相似;O.25.0.0极不相似 表2大型土壤动物群落特征主要指标 生境I 生境II 生境I【l 3329 多样性指数(日 ) 2.优势度指数(C) O.1476 7ool 均匀度指数( ) O.丰富度指数(D) 4.1860 1.7132 0.3483 O.5465 3.2790 1.6308 0.3259 O.5l31 3.0977 研究区生境Ⅱ和生境Ⅲ处于阳坡,相对日照强,土壤含水率低,环境相对干燥,植物群落结构较为简单,较 适合蚁科的生存,所以蚁科的个体数所占比例相对较高,优势度指数较高。生境I阴暗潮湿,植物种类多样, 适合多种大型土壤动物生存,所以其优势度并不明显,丰富度、多样性指数较高。生境Ⅲ是采伐迹地,人为干 扰程度大,群落结构比生境I、生境Ⅱ要简单,凋落物层较薄,导致其丰富度和多样性指数偏低。 4结论 杂木林优势类群为蚁科、正蚓科、鞘翅目幼虫和线虫科;蒙古栎+黑桦林优势类群为蚁科和线虫科,花曲 柳一榛灌丛优势类群为蚁科和正蚓科。各生境大型土壤动物群落水平结构表现为类群数相似,但土壤动物组 成存在明显差异,共同优势类群为蚁科。群落垂直结构表现为表聚性,花曲柳一榛灌丛的表聚性要高于杂木 林和蒙古栎+黑桦林。 蒙古栎+黑桦林和杂木林大型土壤动物的相似性极高,而两者与花曲柳一榛灌丛表现为中等相似。各生 境大型土壤动物多样性指数不同,多样性指数:杂木林>蒙古栎+黑桦林>花曲柳一榛灌丛;优势度指数:蒙 古栎+黑桦林>花曲柳一榛灌丛>杂木林;均匀度指数:杂木林>蒙古栎+黑桦林>花曲柳一榛灌丛;丰富度 指数:杂木林>蒙古栎+黑桦林>花曲柳一榛灌丛。 [参考文献] [1]Wu,T—J.Effects of global change on soil fauna diversity:A review[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2013,24(2): 581—588. [2]Liiri M,Setala,H,Haimi,J.,et a1.Soil processes are not influenced by the functional complexity of soil decomposer food webs under disturbance[J].Soil Biology&Biochemistry 2002,34(7):1009—1020. [3]Coleman D C,Crossley D A.,Fundamentlsa of soil ecology[M].Academic Press,San Diego,1996. [4]Y1N Xiuqin,SONG Bo,DONG Weihua,XIN Weidong,WANGYeqiao,A review on the eco—geography of soil fauna in China [J].Journal of Geographical Sciences,2010,20(3):333—346. [5]刘继亮,殷秀琴,邱丽丽.左家自然保护区大型土壤动物与土壤因子关系研究[J].土壤学报,2008,45(1):130—136. [6]廖崇惠,李健雄,黄海涛.南亚热带森林土壤动物群落多样性研究[J].生态学报,1997,17(5):549—555. [7]张武,张雪萍.大兴安岭不同冻土带大型土壤动物群落多样性[J].东北林业大学学报,201341(5):124—130. [8]崔丽巍,刘世荣,刘兴良,等.川西北冷杉林恢复过程中土壤动物群落动态[J].生态学报,2012,32(15):4772—4783. [9]殷秀琴,顾卫,董炜华,等.公路边坡人工恢复植被后土壤动物群落变化及多样性[J].生态学报,2008,28(9):4295—4305. (下转第74页) ・65・ Quaternary Science Reviews,2000(19):743—762. [50]Yongjin Wang,Hai Cheng,R.Lawrence Edwards,et a1.The Holocene Asian Monsoon:Links to Solar Changes and North At— lantic Climate[J].Science,2005,308:854—857. [5 1]Denton,G.H.,Karlen,W.Holocene climatic variations—their pattern and possible cause[J].Quaternary Research,1 973 (3):155—205. [52]Bryson,R.A.,Goodman,B.M.Volcanic activity and climate change[J].Science,1980,207:1041—1044. Study of Mutation Climate Events During the Last 8,000 Years in Taihu Lake Links to Asian Monsoon and North Atlantic Climate WU Yong—hong (The Geography Science Department of MinJiang University,Fuzhou Fujian 350108,China) Abstract:There Were many rapid climate mutation events during the last 8.000 years in Taihu Lake.There were the more significant several cold events in 1900,3000,44o0,7400 cal yr BP,respectively,while there are also cold climate events around 500,5800, 6200 cal yr BP.These periodic climatic shocks have a very good contrast with Asia southwest monsoon,North Atlantic climate and the results of climate change research in the rest of the world.This paper argues that this mutation events has a good synchronization re- sponse in the range of world,that may be due to cyclical changes in global climate ta'ctor,rather than changes in regional climate factors. Key words:Taihu Lake;Climate change;mutation events analysis;comparative study (上接第65页) Comparative Study of Soil Macrofauna Community in Zuojia Nature Reserve Diferent Secondary Forest KOU Xin—chang,LI—Bo (School of Geographical Science,Northeast Normal University,Changchun Jilin 130024,China) Abstract:Different secondary forest soil macrofauna at Shaw forest,Quercus mongollca&Betula davurica and Fraxinus rhynchophylla— Corylus heterophylla brush in Zuojia Nature Reserve was investigated.2522 individuals of soil macrofauna were collected,belonging to 3 phyla,8 class,25 orders.The results of three habitat level structure of soil macrofauna community showed a similar group number,but had obvious differences in the composition of soi1 macrofauna.Formicidae was the co—dominant groups.The vertical stmcture of soll maerofauna was obvious.Fraxinus rhynchophylla—Corylus heterophylla brush was higher than Shaw forest and Quercus mongollca&Bet— ula davufica forest.Shaw forest and Quercus mongollca&Betula davurica forest have a high degree of similarity of soil macrofauna. which is gener ̄ly similar to Fraxinus rhynchophylla—Corylus heterophylla brush.The diversity of soil macrofauna of Quercus mongollca &Betula davuriea forest and Fraxinus rhynchophylla—Corylus heterophylla brush were similar.There was some difierence in Shaw for— est.Simpson dominance index was high,while evenness,richness and diversity index was low. Key words:soil macrofauna;hoirzontal structure;vertical structure;secondary forest;Zuojia ・74・ 

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