指数的性质与应用

密度—类群指数(DG指数)是为研究复杂的土壤动物群落多样性而创建的, 其理论基础是土壤动物群落中各类群互不干扰和互利的关系大于互相竞争的关系, 因而公式中各类群是互相独立、互不影响的。DG指数自1990年建立以来, 经作者及同行学者在不同地带、不同生态系统和不同级别的土壤动物群落研究中运用, 都获得良好的效果, 能真实地反映群落的多样性状况, 显示出它具有广泛的适用性。用情景分析法(scenario analysis)探讨DG指数与Shannon-Wiener多样性指数(H’)的预期效果, 结果显示, 当群落间种数差和均匀度(J)差为正负相反的数值时, Shannon-Wiener指数与DG指数不一致。文中还对土壤动物群落多样性的概念、性质及指数适用性进行了讨论, 认为土壤动物群落在客观上不存在均匀的数量分布, 把“均匀度”看作是多样性的重要指标是不适宜的。DG指数虽然没有直接包含许多信息, 但能在广泛的情况下经得起检验, 因而具有重要的应用价值。     

盐城5 种绿地春季大型土壤动物群落的生物多样性

选取盐城5种城市绿地:杨树林、油菜地、苗圃、公园绿地和草坪,于2011年春季开展了大型土壤动物群落的生物多样性研究。结果显示,密度-类群指数(density-group index,DG)、群落复杂性指数(complexity index,C)与Shannon-Wiener指数(H')等α多样性在苗圃、公园绿地和杨树林中均具有较高水平,在草坪和油菜地的大型土壤动物群落生物多样性水平较低,DG指数与C指数显著线性相关(P0.01,n=5)并对H'有较为一致的校正效果。采用β多样性(Jaccard群落相似性系数)为基础的系统聚类结果认为杨树林、苗圃和公园绿地群落相似,草坪和油菜地群落相似。研究结果认为,大型土壤动物群落的生物多样性与绿地生境特征的复杂程度相关,绿地中树木的分布情况可能是影响大型土壤动物群落生物多样性的重要因素,这可为城市绿地规划设计提供参考。     

内蒙古武川县农田退耕还草对大型土壤动物群落的影响

用手拣法采集大型土壤动物,应用个体数、类群数、多样性指数等指标分析了内蒙古武川县农田退耕还草管理下大型土壤动物群落的变化.共捕获大型土壤动物49类1479只,隶属于3纲、7目、41科;农田退耕后大型土壤动物的类群数、个体数和生物量均有增加趋势;Margalef丰富度指数(D_Ma)和密度-类群指数(DG)显示,农田退耕还草后大型土壤动物群落多样性明显增加,但由于退耕时间短,Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(E)并不比农田高;不同动物类群对退耕还草的响应不同.退耕后采用紫花苜蓿或紫花苜蓿+蒿属植物的人工种植管理方式较为合适.     

北京松山四种大型土壤动物群落组成和结构

对北京松山 4种生态系统中大型土壤动物群落的组成、垂直结构、多样性及相似性进行了比较研究。全部调查共获大型土壤动物 4门 8纲 2 3目 6 5科 ,其中以蚁科、隐翅甲科、地蜈蚣科、长头地蜈蚣科、石蜈蚣科和正蚓科最为重要。 4个土壤动物群落中 ,类群数和个体数的变化趋势均为 :山顶草甸群落 ( D) >落叶阔叶林群落 ( C) >人工油松林群落 ( A) >天然油松林群落 ( B) ,这一数量差异突出表现在群落 D中各个土层的高丰富性以及群落 B表层的贫乏和 层土壤动物的急剧减少。不同群落中狭布类群的多寡也存在明显差异 ,群落 B远较其他群落为少。 4个群落的 Shannon-Weiner多样性指数 ( H′)的相对大小为 :群落 C >群落 D >群落 B >群落 A,与群落均匀度的变化显著相关 ( p <0 .0 5 )而与丰富度关系不密切。Jaccard系数、Gower系数和 Piankaα指数的分析结果表明 ,4个群落的组成具有很高的异质性 ;其中群落 A与群落 B的相似性最高 ,群落 A与群落 D的相似性最低。进一步比较了包括松山在内的国内不同温度带 1 1个山地林区大型土壤动物群落的组成特征 ,对大型土壤动物群落组成的纬向变化趋势进行了初步分析。最后 ,在对土壤动物群落的特征以及 H′指数和廖崇惠等的 DG指数进行分析讨论的基础上 ,提出了一个新的群落     

DG指数在定量多样性时的缺陷及其内涵解析

生物多样性通常使用物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数等来进行度量, 但是在土壤动物群落研究中, 由于使用了粗水平的分类方法, 因此即使生境变化很大, 这些多样性指数在评估群落多样性变化时仍然是不适当的。为了克服这种限制, 廖崇惠(1990, 2009)提出用DG指数来代替这些标准的多样性指数, 并在土壤动物生态学领域得到了广泛应用。然而笔者分析发现DG指数与Pielou均匀度指数呈显著的负相关关系(r = –0.534, P = 0.000), 即, 高的均匀度反而有低的多样性。另外, DG指数与类群数(r = 0.648, P = 0.000)和类群密度(r = 0.487, P = 0.000)呈明显的正相关, 类群数的下降可以通过部分类群密度的上升而获得补偿, 群落的类群丢失后却可以获得一个不变的甚至更高的多样性值。因此, 笔者不支持DG指数用于测度生物多样性, 提议使用各类群实际群势与潜在群势比值的平均值来估计群落潜在多度的实现程度。如果继续使用DG指数作为实际生境条件的一个指标, 那么与以往不同, DG指数测度的是该生境群落多度增长的一种潜力。     

江苏常熟虞山土壤动物群落多样性研究

对江苏省常熟市虞山国家森林公园内的土壤动物进行了调查,共采得土壤动物样本 3916个,隶属于 5门 10纲,共26类群。蜱螨目、弹尾目和线虫纲是优势类群,占个体总数的88.22％,它们构成了该地区土壤动物的主体。对针阔混交林、竹林和茶园的土壤动物群落结构分析表明:土壤动物密度、类群数、多样性指数(H’)、密度-类群指数(DG)和多群落比较多样性指数(DIG)排序均为针阔混交林>茶园>竹林。茶园的均匀度指数最高。竹林的优势度指数最大。不同群落的相似性(q)分析表明,3种生境的土壤动物群落两两间的相似性指数q均大于0.5,都达到了中等相似水平。土壤动物的类群数垂直分布有明显差异,类群数向下逐渐减少。     

贵州织金洞洞穴动物群落多样性与光照强度及土壤重金属含量的关系

为了解洞穴动物群落多样性与环境的关系,以及土壤重金属污染对洞穴动物分布和多样性的影响,作者于2011年8月对贵州的著名旅游洞穴织金洞的动物群落多样性进行了调查.将该洞划分为5个光带,即入洞口有光带、出洞口有光带、入洞口弱光带、出洞口弱光带和黑暗带,共设置25个样方.采用Shannon-Wiener多样性指数对群落多样性进行了分析,采用主成分(PCA)分析动物群落多样性与环境的关系,用Hakanson潜在生态危害指数法测度和评价了洞内土壤重金属的潜在生态危害程度.结果显示:共获动物标本1,080号,隶属3门7纲26科41种(或类群);多样性指数、丰富度指数、均匀度指数、优势度指数最高的分别是出洞口有光带(2.7996)、入洞口有光带(4.5399)、出洞口有光带(0.9196)和出洞口弱光带(0.1868),入洞口有光带和出洞口有光带间相似性系数最高(0.6248);群落多样性和丰富度沿有光带、弱光带、黑暗带呈递减趋势.土壤中的有机质和空气中CO2含量、洞穴湿度、温度以及土壤中的重金属污染是影响洞穴动物群落多样性的主导因子;土壤中Cu、Zn、Ni、Cr、As均处于低度生态危害水平,而Hg污染较为严重,在入洞口有光带已达到重度生态危害水平(Er i=256.000);从整个洞穴的综合潜在生态风险指数的平均值(RI=192.714)来看,6种重金属总的潜在生态危害程度达到中度生态危害水平,洞穴受到一定程度的重金属污染.     

洞庭湖湿地与农田土壤动物多样性研究

为探讨洞庭湖退田还湖工程的生态恢复进程, 2005年10月对洞庭湖退田还湖区3类典型生境7个样地土壤动物群落结构进行了调查, 共获土壤动物标本8,484头, 隶属于5门11纲32个动物类群。其中, 还湖湿地捕获土壤动物类群26类, 优势类群为线虫类、蜱螨目; 未还湖农田生境捕获土壤动物类群28类, 优势类群为线虫类、蜘蛛目; 原始湿地(对照)仅捕获土壤动物13类, 优势类群为腹足类。对Shannon-Wiener多样性指数(H')、Pielou均匀性指数(E)、Simpson优势度指数(C)、Margalef丰富度指数(D)和复杂性指数(C_j) 5个多样性指标进行分析, 结果表明: (1)与Shannon-Wiener多样性指数(H')相比, 复杂性指数(C_j)表征的土壤动物多样性更能客观地反映土壤动物分布的真实情况; (2)群落多样性与均匀度显著相关(P<0.05), 而与其他指数关系不密切; (3)在类群数上, 还湖湿地和未还湖农田都多于对照的原始湿地, 有极显著差异(P<0.01); 个体数量上看, 未还湖农田多于原始湿地, 存在极显著差异(P<0.01), 还湖湿地与原始湿地相比却没有显著差异(P>0.05)。这说明: 洞庭湖退田还湖后生态恢复较慢, 恢复效率较低。     

广西北海西村港互花米草对红树林湿地大型底栖动物群落的影响

为了解互花米草(Spartina alterniflora)入侵红树林的生态影响, 作者对位于北海市西村港的红树林湿地以及周边互花米草盐沼的大型底栖动物群落多样性和群落结构进行了研究。2012年10月至2013年9月连续4次取样, 按照取样时间研究大型底栖动物的种类、物种组成、生物量和生物多样性等群落特征的差异, 探讨互花米草入侵红树林湿地对大型底栖动物的影响。本研究共采集底栖动物16种, 隶属于5门7纲15科, 其中互花米草群落10种, 红树林湿地12种。研究发现互花米草入侵后中国绿螂(Glauconome chinensis)个体数量剧增, 导致不同采样时间互花米草盐沼的大型底栖动物生物量均显著高于红树林湿地; 除个别月份外, 红树林湿地大型底栖动物的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数均显著高于互花米草群落。基于生境-采样时间的双因素方差分析结果表明, Shannon-Wiener多样性指数和Simpson指数在两种生境间差异显著; 两种生境的Margalef丰富度和Pielou均匀度指数在不同采样时间差异显著; 大型底栖动物生物量和物种数量在两种生境间和不同采样时间差异均显著。基于多元回归分析的研究结果表明, 互花米草密度是影响大型底栖动物生物量的关键因子, 而互花米草株高可以解释物种个体数量、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson指数在两种生境的变化。对不同采样时间大型底栖动物群落结构的非度量多维度(non-metric multidimensional scaling, NMDS)分析结果表明, 红树林与互花米草群落的大型底栖动物群落相似性很低。总而言之, 在西村港地区, 互花米草入侵虽然增加了大型底栖动物的生物量, 但由于优势物种的凸显, 显著降低了大型底栖动物群落的多样性, 且种类组成与群落结构与红树林群落相比已有差异。由此可见, 互花米草入侵红树林对当地的大型底栖动物群落多样性造成影响。     

贡嘎山东坡典型植被类型土壤动物群落特征

为了掌握贡嘎山垂直植被带间土壤动物群落结构及多样性,2012年5月至10月间对贡嘎山东坡的常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和暗针叶林4种典型植被土壤动物群落进行了调查。共捕获土壤动物347只,隶属于10纲29目68类,其中山蛩属(Spirobolus)为优势类群。土壤动物的群落密度、生物量以及多样性呈常绿阔叶林落叶阔叶林针阔混交林暗针叶林趋势,其中密度、类群丰富度和Shannon-Wiener指数的变化具有显著差异(P0.05);落叶阔叶林和针阔混交林间的土壤动物群落结构差异明显,其他植被类型间的差异性受季节影响。从各功能群结构来看,腐食性和杂食性土壤动物占主要地位;各功能群的生物量均以常绿阔叶林和落叶阔叶林较高,针阔混交林和暗针叶林较低,而相对生物量的变化趋势各不相同,仅有腐食性功能群的生物量及植食性功能群的相对生物量在各垂直植被带间有显著差异(P0.05)。群落密度、生物量、类群丰富度、Shannon-Wiener指数以及腐食性和捕食性功能群的生物量与土壤温度呈显著相关(P0.05)。研究结果表明:贡嘎山东坡土壤动物的群落组成、多样性及功能群结构在各典型植被类型间有明显差异,土壤温度是影响土壤动物垂直分布格局的主要环境因子。