韶关地区菜地土壤动物群落多样性的研究精Word文档下载推荐.docx

1、多样性；The research of the diversity of soil animal in the vegetable plot Of Shaoguan City Shu kuannanDepartment Of Bioscience, biotechnology class one 2003, 0307111063Abstract：By the way of Tullgren , the dominance（C）, evenness（E）, richness（D）, diversity（H） and similarity coeficient（q） of soil animal

2、communities were investigated in the sandy soil farmland , the pebbles soil farmland and mud farmland in the Vegetables land of the rule of Huangtian dam villager, Wujiang Area, Shaoguan city. Alsoboth stratification patternand horizontal pattern of soil animals in the areas were examined A total of

3、 765 individuals belong to 1 sorts, 3 orders, 9 species were collected in the sample soil. The results showed that Collembola was the dominants in the three plots. Acarain and Araneae were the ordinary groups of soil animal community in this areaDifferent soil fatty dint and Vegetables could bring g

4、reat influences on the total amount and composition of soil animalcommunity. There was a change trend in the 3 soil poltas follow：Mud farmland Sandy soil farmland Pebbles soil farmland in the animals density in soilThe pebbles soil farmland had the highest both in species and individual numbers and

5、diversityThe mud farmland showed the highest dominanceThe similarity coeficient between the pebbles soil farmland and mud farmland community is the least. The seasonal change of soil animal community was fluctuant in the spring and summerFrom the vertical distribution of soil animals in soil profile

6、, the total amount of soil animal individuals had a great decrease from surface horizon to lower horizons, and the highest was in the 0 horizon Key words：Soil animal；Community structure；Diversity；参考文献：韶关地区菜地土壤动物群落多样性的研究生物科学系 生物技术 03级（1）班 舒宽楠指导老师：黄红英 职称：高级实验师引言:土壤动物, 一般是指在生命发育周期中的一段时间在土壤中度过, 并对土壤有一定影

7、响的动物。土壤中的动物的种类和数量都是惊人的, 从原生动物到脊椎动物, 除典型的海洋动物外, 大多数的门、纲均有其代表。土壤中可采到几千至上万个小型节肢动物, 可发现上百条土壤线虫。据欧美60年代资料估算, 土壤动物的生物量大约是当时全球30亿人类的20倍。换句话说, 陆地生态系统中按生物量来说, 占首位的是生活在土壤中的动物1。亿万年来, 土壤动物默默地分解着生物残体, 改变着之壤的理化性质, 促进大自然的生产和物质循环。如果土壤中缺少了它们, 粮食、蔬菜、花草、树木就不能生长, 人类也就失去了生存与发展的物质基础。地表每年都落有以枯枝败叶为主的大量的植物残体, 土壤中还有枯根, 在土壤动物

8、与微生物共同作用下, 很快腐烂和分解。参与植物残体粉碎过程的土壤动物根据时间、地点、气候、土壤等条件以及植物残体的形状与种类的不同而不同2。如蚯蚓在温带地区的作用相当重要, 在亚寒带针叶林则被弹尾（跳虫）、蜱螨等小型土壤动物取代；进入热带, 白蚁和蚂蚁则取代了蚯蚓。动物遗体及粪便也主要由土壤动物来粉碎, 土壤动物本身的尸体、脱皮、弃壳、粪便等往往为其他土壤动物利用, 如螨类尸体被小杆线虫所食3。植物凋落物是土壤（特别是森林土壤）有机质的主要来源, 当其进入土壤, 先由细菌与真菌作用, 然后为土壤动物取食、残体中的结构多糖、纤维素等转换成盐和易被吸收同化的矿物质。土壤动物的活动及其排泄物促进了微

9、生物的繁殖和扩散。在此相互作用过程中, 植物残体分解物的碳、氮比逐渐有利于腐殖质的形成, 显著地影响土壤理化平衡4。研究表明, 一年之中, 植物残体的分解量和元素淋失量是相等的, 假设没有土壤动物活动, 单由微生物进行分解, 土壤中矿物养分的淋失过程进行得很快, 并明显地受气候干湿季的影响。而土壤动物参与分解活动后则可促使矿物养分的吸收。这种生物调节过程在生态系统中具有功能性作用3。一些大型的、有挖掘能力的土壤动物, 对土壤有耕耘、搅拌作用。据估计, 在每公顷土壤中有几十万条蚯蚓, 其活动深度可达以上。蚯蚓以植物残体和泥土为食, 每24小时消耗量等于它自己的体重, 其排泄物是通过消化道混合的土

10、壤有机物和无机物, 可使土壤肥沃。它们在土壤钻孔, 不仅可使腐殖质均匀地分布在土层中, 而且还可提高土壤的通气性和吸水能力。蚯蚓不停地活动, 每年搬运到地面的土壤量是惊人的, 有人估计, 约每10年可造出厚达的土壤表层。在荒漠和半荒漠地区, 蚁类的活动对土壤形成有很大的影响, 它们可改变土壤的孔隙度、通气性和吸水状况。白蚁将大量地下土搬出筑成塔状巢, 对土壤起到翻转作用5。此外, 土壤动物还使土壤PH值, 碳、氮比例, 有机物质含量及钠、钾、钙等盐类均有变化。由于土壤动物的活动改变了土壤理化性质, 对促进植物生长具有重要影响。不同类型的土壤中栖息着不同的土壤动物类群。所以某些土壤动物种类可作为

11、土壤类型的一个诊断指标。如蚯蚓通常在中性土壤中较多, 而在酸性较强的土壤中偏少, 金针虫和金龟子幼虫与土壤PH值亦有关系, 沟金针虫最适于PH值6.0以下的土壤中。金龟子幼虫喜欢在PH值5.5以下的土壤中6。森林采伐、施放农药、放射性污染、重金属污染等都对土壤动物有一定的影响。目前对土壤环境监测所利用的土壤动物主要是螨类, 因为它们在各种土壤中都存在, 并且对土壤微小污染都有敏感反应7。在未污染地区, 螨类的广布种和分布狭小的种类均有；而在污染地区, 则只有广布种分布, 并且会出现能适应污染环境的类群。一般说来, 凡是土壤动物多样性丰富的地方, 往往也是土壤健康的表现。近年来还发现土壤动物能够

12、对退化的土壤起恢复作用, 其中尤以蚯蚓的作用最明显8。如山东广饶县利用人工养殖蚯蚓, 改良盐渍化土壤, 使土壤孔隙度显著增加, 对淋盐抑盐十分有利。经测定, 放蚯蚓区0深土壤含盐量由播种前的0.108, 至收获期降为0.062, 而未放蚯蚓区同期土壤含盐量则由0.108增到0.20。红壤是本省中亚热带具有代表性的地带土壤。占自然土壤面积21.41%, 占本省土壤面积18.30%, 其中耕型红壤占该土类面积1.01%。主要分布在本省北纬2430之北、海拔以下低山丘陵区；其次, 在南亚热带低山丘陵区海拔300之间亦有分布, 在垂直带谱上低于黄壤高于赤红壤。红壤分布区的气候温热湿润, 冬季时有降雪,

13、 原生植被为亚热带常绿阔叶林, 但已彻底破坏, 多沦为亚热带草坡。土层比较深厚, 一般在以上, 剖面发生层次明显, 土体构型为ABC型, 质地为砂壤土至粘壤土。表土层厚薄不一, 一般为10, 厚的在以上, 呈灰棕色或红棕色。B层黄棕色或暗红色, 块状结构, 有些有铁锰斑纹或铁锰结核。C层棕红色, 或具有红白黄相间的网纹层。土体中碱金属和碱土金属含量低, 交换量8/kg, 盐基饱和度一般低于35%, pH4.85.8, 土壤养分含量一般属中上水平。红壤分布区光热水条件好, 大多数土层较深厚, 自然肥力比较高, 适种的林木和作物较多。土壤动物是生态系统中食物链的重要组成部分, 它担负着消费者和分解

14、者的多重角色, 在土壤的形成、熟化以及在生态系统的能量转化和物质循环中都起着重要的作用国内外学者曾先后对我国的东北麦田、吉林省西部、吉林黑土区、庐山、九华山、安徽峄山、科尔沁沙地、鼎湖山、马鞍山市等地区的菜地土壤的土壤动物群落进行了详细研究11, 12, 13。但目前对韶关市武江区黄田坝村委管辖的菜地土壤动物群落结构特征与动态变化研究还未有, 本项目对韶关市武江区黄田坝村委管辖的菜地的几种菜地类型下土壤动物群结构进行了调查研究, 旨在了解南亚热带地区菜地土壤动物多样性的基本状况, 以便更好地为农民菜地的土壤肥力保护和提高菜地产量提供科学依据 1 研究区域概况 韶关市位于中国广东省北部, 是粤湘

15、赣三省的结合部, 北界湖南, 东邻江西、河源, 西靠清远, 南临广州、惠州。介于东经11327-11343和北纬2453之间。面积2, 约占全省面积的10.5%。韶关地处南岭山地的中段, 构造上属于华南褶皱一带的一部分。地势北高南低, 南岭山脉横贯北部。西北部大东山系中的石坑崆, 海拔, 为广东第一高峰;南部北江河谷地势最低, 海拔只有十几米。境内山峦起伏, 以山地丘陵为主, 三列弧形山系及其间两列河谷盆地明显, 岩溶地形广布, 红岩地貌典型。仁化丹霞山, 坪石金鸡岭红岩峰林, 是著名的“丹霞地貌”。境内河流绝大部分属珠江水系的北江流域, 北江自北向南贯穿韶关。调查地点选择韶关市武江区黄田坝管

16、理区附近3个土壤不同的菜地为取样点, 菜地样点位于五里亭大桥北侧, 东临武江, 历来是蔬菜种植地.这3种土壤分别是: 砂土, 其特点是土壤颗粒间孔隙大、小孔隙少、毛细管作用弱、有机质分解快、积累少、养分易淋失, 致使各种养分都较贫乏、含量少, 土壤通透性良好、保肥力较差、不耐汗、土温变化较快, 由于其质地疏松, 故耕作方便; 砂壤土, 其特点是通透性较好、既能通气又能保水、不易受旱也不易渍水, 粘而不实、松而不散、耕作方便, 养分充足、各肥力因素容易调节、适种性广、在农业上是较理想的一种质地; 轻壤土, 其特点为土壤质地较好、砂粘比较适中、通透性较好、适合各种作物生长发育。砂土田3月和4月份种

17、了油麦菜, 5月份则种上了红薯秧。砂壤土田3月份种了芹菜, 4月和5月份种了小白菜和苦麦芽菜。轻壤土田3月和4月份种了油麦菜, 5月份则种上了雍菜。菜农生产中施有机肥、化肥, 喷除草剂、农药.而且菜田收割完蔬菜就马上种植另一些, 没有给土壤一个闲置期.土壤肥力为轻壤土砂土. pH值为6。2 材料与方法2.1 样地调查与样方分别于2007年3月, 4月和5月份3次对3个样区进行采样, 中小型土壤动物土壤取样每次采用口径为, 高度为的圆形采样器.在每个样点中分4层取样, 即O（凋落物层取样面积为）、05 cm、510cm、1015 cm, 每次取样获得土样9份, 与采样同时需要观测土壤的pH值、含

18、水量、土温以及地表植被状况。土样带回后采用干漏斗法（Tullgren法）分离中小型节肢动物。对于大型土壤动物取出土样后, 直接采用手捡法分离出其中的所有大型土壤动物, 并用为75的酒精杀死、固定土壤动物, 分离时间为24h48h。对于中小型土壤动物于当天将土壤样品带回实验室按照文献9, 10的方法进行分离, 并根据青木淳一的大类群分类方法进行分类鉴定, 一般土壤动物鉴定到目。2.2 数据处理所得的数据运用以下群落结构指数进行统计和分析。ShannonWiener多样性指数公式：H=-PilnPi；Pielou均匀性指数公式：e=H/lnS；Simpson优势度指数公式：Simpson优势度指数

19、（C）：C=（ni /N）2式中S为动物类群数, N为动物个体总数, ni为类群的个体数, Pi为类群个体数占总个体数的比例。Jaccard相似性系数公式：q=c /（a+b-c）, 式中a为A群落类群数, b为B群落类群数, c为两群落共有类群数3。3 结果与分析3.1 群落组成及其分布特点在调查的3个样点中共获得各类土壤动物765只, 经鉴定有1门（节肢动物）3纲（弹尾纲、蛛形纲和昆虫纲）9目（ 蜱螨目Acaraina、弹尾目Collembola、蜘蛛目Aranieda、鞘翅目Coleoptera、半翅目Hemiptera、双翅目Dipter、直翅目Orthoptera、等翅目Isopte

20、ra和蚂蚁Ant）, 其中砂土有2纲5目140只；砂壤土有2纲7目40只；轻壤土有2纲6目585只。土壤动物的类群和数量见表1。由表1可见韶关地区3个采样区的土壤中弹尾目数量最 多, 弹尾目为687只 , 为优势类群（占总个体数10以上）, 占总捕数的89.8 ；其次蜱螨目和蜘蛛目类群数量分别为45只和15只, 为常见类群（占总个体数1 10）, 占全部的5.9和2.0%。优势类群和常见类群共占总捕获数的96.7 , 构成了韶关菜地土壤动物群落的主要成分.其他的如鞘翅目, 半翅目, 直翅目, 双翅目, 等翅目及蚂蚁6个类群出现频率均小于1, 为稀有类群（占总个体数小于1）, 依次占总数的（0.

21、8%, 0.1%, 0.1%, 0.1%, 0.7%, 0.5%）, 他们不仅数量少, 而且有些类群只分布在12个生境内。3块样地中弹尾目中的物种数目最多, 其次为蜱螨目.它们以植物残体为主要食物, 消化后排出的粪便积蓄在土壤中, 提高了土壤肥力, 对土壤腐殖质化有重要意义。表1 3种菜地下土壤动物的优势类群、常见类群和稀有类群Tab1 The composition of dominant, ordinary and rare groups of soil animals under three Vegetables land类群 砂土 砂壤土 轻壤土 占总量比例节肢动物门Arthropod

22、a弹尾纲Collembola弹尾目Collembola + + + 89.8%蛛形纲Arachnida蜘蛛目Aranieda - - + 2.0%蜱螨目Acarain + + + 5.9%昆虫纲Insecta鞘翅目Coleoptera + + - 0.8%半翅目Hemiptera - + - 0.1%直翅目Orthoptera - + - 0.1%双翅目Dipter - - + 0.1%等翅目Isoptera + + + 0.7%蚂蚁Ant + + + 0.5%+优势类群, 占总个体数1O 以上；+ 常见类群, 占总个体数1 10；+稀有类群, 占总个体数1以下；一未采集到3.2 不同植被下土

23、壤动物类群春季与初夏季动态比较土壤动物群落数量出现明显的季节变化从单位面积土壤动物总数量来看, 3月出现高峰期, 4月和5月左右出现低谷期, 表现为春夏季波动大。这可能与3月份取样时3个样地已收割, 田地空置, 4月份刚种, 5月份是生长期有关对于不同菜地类型, 土壤动物群落的数量变化幅度有所差异, 其中轻壤土下土壤动物数量多。33 土壤动物类群和数量的空间分布33 .1 水平分布特点从表2可见3个样点中土壤动物的种群密度为轻壤土（585只）砂土（140只）砂壤土（40只）, 其中砂壤土肥力适中, 但个体总数最少, 这是由于砂壤土田常期被使用农药, 导致土壤动物大量死亡而减少；物种数也是轻壤土

24、的最多（7种）大于砂壤土（6种）和砂土 （4种）.3个样点中轻壤土优势类群占样点总数的93 , 砂土中的优势类群占样点总数的88 , 相差不大。而砂壤土中优势类群所占的比例最少, 只有50 。表2 3个样点土壤动物群落水平分布特点比较Table 2 3 type spot soil animal community level distributed characteristic comparison样点 个体总数 种数 优势类群比例砂土 140 5 88%砂壤土 40 7 50%轻壤土 585 6 93%33 .2 垂直分布特点一般来说, 土壤动物垂直分布都具有表聚性, 但受土壤理化性质的影

25、响, 也存在异质分布现象。3个样点土壤动物垂直结构的比较（表3）说明, 生境不同, 土壤动物存在垂直结构上的异质性。砂土中土壤动物第一层的土壤动物占总数量的70 , 主要是有机质集中在土层表面。从不同菜地土壤动物类群总量的垂直分布来看, 0土壤层最高, 5次之, 10一最少。从土壤表层向下层, 土壤动物总数呈明显的、几乎呈倍数的递减趋势从图中可以看出, 土壤动物主要集中在0的土层中, 在以下的土层, 土壤动物数量锐减, 即呈现出“表聚性”的特点这种现象主要与土壤质地、养分、通气性、温度以及枯枝落叶量等多种因素有关。表3 3个样点土壤动物群落的垂直分布特点比较Table 3 3 type spo

26、t soil animal communitys vertical distribution characteristic comparison样点 土壤层 类群数 个体数 占本样地总数 占全样地总数砂土 1 4 99 70.7% 12.9% 2 3 34 24.3% 4.4% 3 3 7 5.0% 0.9%砂壤土 1 5 27 67.5% 3.5% 2 4 9 22.5% 1.2% 3 2 4 10.0% 0.5%轻壤土 1 4 398 68.0% 52.1% 2 4 94 16.1% 12.3% 3 5 93 15.9% 12.2%3.4 群落结构指数测定3. 41 多样性、均匀度、丰富度

27、、优势度应用群落多样性、均匀度、丰富度、优势度指数公式测定结果（表4） 3块样地的多样性指数比较结果为：多样性: 砂壤土轻壤土, 均匀度砂壤土轻壤土, 优势度轻壤土砂壤土.表4 3个样点土壤动物的多样性、均匀度和优势度比较Table 4 3 type spot soil animals multiplicity, uniformity and dominance comparison群落 多样性（H） 均匀度（E） 优势度（C）砂土 0.4983 0.3096 0.7781砂壤土 1.2881 0.6619 0.3619轻壤土 0.3289 0.1836 0.8668相似性系数根据Jaccar

28、d相似性系数原理, 当q为00.25时, 为极不相似;0.250.5为中等不相似；0.50.75为中等相似；0.751.0为极相似。结果见表5。可见砂土和砂壤土的土壤动物群落之间为中等相似（q=0.714286）, 其次是砂土和轻壤土（q=0571429）亦为中等相似, 中等不相似的是砂壤土和轻壤土（q=0444444）。表5 3个样点土壤动物群落的相似性Table 5 3 type spot soil animal communitys similarity砂壤土 轻壤土砂土 0.7143 0.5714砂壤土 0.44444 讨论与结论本次调查所得的土壤动物标本共有765只共1门3纲9目。其

29、中弹尾目是优势类群, 出现频率在10 以上。在3个群落中轻壤土的物种丰富度和个体数量及多样性最高, 原因是轻壤土的土壤腐殖质丰富, 给土壤动物提供了一个相对稳定和食物来源较为丰富的生境。多样性指数越高, 则群落越稳定, 群落的稳定性与土壤环境稳定性是相关的。从均匀性指数来看, 砂壤土稍高于轻壤土和砂土。从相似性指数来看, 砂壤土和轻壤土群落相似性最小, 说明两群落结构特点差异较大。土壤动物的水平分布, 从总体上看, 砂壤土中土壤动物的类群比轻壤土和砂土中的要多, 而且多样性、均匀度指数等都高于轻壤土和砂土, 但个体数量比轻壤土和砂土少, 符合一般的生物群落法则.土壤动物垂直分布为：表层上层中层

30、下层, 表现出明显的地下垂直结构分异性, 同时土壤动物在土壤中的分布具有表聚性, 且个体数量的表聚性强于类群数的表聚性。在土样的第四层中, 几乎是没有土壤动物, 主要是因为随着土壤剖面深度的增加, 土壤有机质减少, 土壤理化性质逐渐变得不利于土壤动物生存, 导致土壤动物类群和数量逐渐减少。由于土壤动物主要集中在土壤010 cm的土层中, 而且其多样性状况又会直接影响到土壤肥力的改善, 因此, 在菜地管理中, 应加强对地被层和土壤表层的保护该地区土壤动物群落的优势类群是弹尾目昆虫。在菜地环境中弹尾目的数量明显多于螨类, 说明螨类比弹尾目昆虫对人类的干扰更为敏感。至于3月份与4月份的数据差异很大其