不同土地利用方式下土壤动物群落的聚类与排序

对广州天河城市化地区林地、草地和农田3种土地利用方式下,6个代表性的样地中小型土壤动物群落进行了调查,共捕获中小型土壤动物1623个,共26个类群,其中线虫纲( Nematoda)、蜱螨目(Acarina)和弹尾目(Collembola)为优势类群,共占总捕获量的79.1％.不同样地生境中土壤动物的类群组成以及个体数不同.总体来看,林地、农田、草地土壤动物群落的Shannon多样性指数、复杂性指数均依次降低,Pielou均匀性指数、Margalef丰富度指数均以林地为最高.对土壤动物的聚类和排序结果表明,研究区中小型土壤动物可划分为4大类,其中第1类由3种优势类群组成;第一、二排序轴分别反映了土壤理化性质、土地利用类型(以人类干扰程度不同为主要特征)对土壤动物组成及分布的影响.     

台州市路桥区重金属污染对土壤动物群落结构的影响

通过对台州市路桥区峰江再生园区及周围的8个样地采样调查,分析了重金属污染对土壤动物多样性的影响。对研究区域进行大量取样调查并测定土样中Cu、Zn、Pb、Cd 的含量。计算出重金属综合污染指数,运用地理信息系统(GIS)技术中的插值法根据重金属综合污染指数制作重金属综合污染趋势图。结合重金属综合污染趋势图与实地勘察,共设置8个采样地。研究方法为大型土壤动物采用野外分层手捡计数,中小型土壤动物用取土器分层取土,带回室内分别用干湿漏斗分离并镜检。结果表明:(1)8个样地共获得土壤动物844只,分属于4门9纲20个类群,其中优势类群为蜱螨目、弹尾目和线虫纲,其他为常见类群和稀有类群。(2)8个样地中土壤动物的个体数量存在极显著性差异(P<0.01),类群数存在极显著性差异(P<0.01)。在严重污染区,土壤动物的数量和类群数稀少,而轻度污染区土壤动物的密度大、群落多样性高,稀有类群大量出现。表明重金属污染能对土壤动物多样性构成严重影响,土壤动物群落的类群和个体数量随污染程度的加重而减少(3)用群落多样性指标DG衡量重金属污染对土壤动物多样性的影响,结果为随着综合污染指数的减小,DG指数逐渐增大。(4)用简单相关性分析表明土壤动物数量变化与综合污染指数具有极显著负相关性(相关系数-0.86),与有机质含量有一定相关性(相关系数0.42)。在轻度污染的样地中,土壤动物的数量随有机质含量的升高而上升,表明在严重的污染区,重金属的毒性对土壤动物的影响是主要的,而在轻度污染区,有机质含量可能成为影响土壤动物多样性的主要因素。(5)从弹尾目的等节跳科和球角跳科在8个样地中的分布特点可知,本地区的等节跳科对重金属污染的耐受力最强。球角跳科数量大、密度高,对重金属污染较敏感,可作为重金属污染的指示生物。     

淮南煤矿废弃地重金属污染对土壤动物群落的影响

土壤动物是煤矿废弃地生态环境变化最敏感的指示指标,已成为土壤生态恢复研究的热点。通过对淮南大通废弃地土壤重金属含量分析和污染等级确定,选取2条不同污染带的8个采样点调查,分析重金属污染对土壤动物的影响,结果显示:(1)大通煤矿废弃地8个样地,共获得土壤动物2286个,隶属于4门8纲24个类群,优势类群为弹尾目、线虫类和蜱螨目,膜翅目、蜘蛛目等9类为常见类群,其余12类为稀有类群。(2)重金属污染对煤矿废弃地的土壤动物群落影响显著。煤矸石和原化工厂的重金属污染对土壤动物群落的影响表现为:随着污染程度增加,个体数和类群数均呈减小趋势,群落的均匀性、多样性和密度-类群指数也呈降低趋势,优势度指数在煤矸石堆污染带呈逐渐降低趋势,在化工厂污染带则先减小后增加。(3)重金属污染使土壤动物群落多样性降低,群落结构趋于简单,重金属污染与群落结构指数之间呈显著负相关,与土壤有机质等营养物质关系不明显。(4)随污染程度增加,土壤动物垂直分布的表聚性降低。     

黑土区免耕秸秆不同覆盖频率下大型土壤动物群落结构特征

为探讨免耕玉米秸秆不同覆盖频率下大型土壤动物群落组成、结构和季节变化,于2015年4、7和10月,在中国科学院吉林省梨树县保护性耕作试验基地,对免耕玉米秸秆不同覆盖频率各样地进行大型土壤动物群落调查。结果获得大型土壤动物26类,隶属2门5纲13目,线蚓为优势类群,不同类群在各处理样地所占数量比例存在差异。免耕秸秆不同覆盖频率样地大型土壤动物个体密度、类群丰富度和多样性指数均高于常规耕作样地。各处理样地大型土壤动物群落个体密度的最高值均出现在10月,类群数量和多样性则以7月最高。不同土壤动物类群对免耕秸秆覆盖频率增加的响应存在差异。相对常规耕作,免耕秸秆覆盖频率的增加可显著提高腐食性类群密度。     

EM堆肥对黑土耕作区中小型土壤动物群落的影响

2012年5、7和9月在哈尔滨市典型黑土农田区,采用定点试验的方法设置空白对照、低浓度、中浓度和高浓度4个处理样地,分析不同浓度EM堆肥处理对中小型土壤动物群落组成、垂直结构、季节性动态和多样性的影响.结果表明: 不同浓度EM堆肥处理下共捕获中小型土壤动物7860只,平均密度49125只·m^-2,隶属于3纲10目,划分为30个类群.EM堆肥处理增加了中小型土壤动物类群数量,低浓度处理中小型土壤动物个体密度低于空白对照样地,但随着EM堆肥浓度的增加,中小型土壤动物个体密度均有所增加;中小型土壤动物群落的类群数和个体密度的垂直分布具有表聚性特征;中小型土壤动物群落存在一定的季节变化特征;不同浓度EM堆肥处理样地中小型土壤动物群落多样性指数均有所增加,土壤有机质对这种多样性的变化影响相对较大;EM堆肥处理下中小型土壤动物对土壤环境因子的响应不同,常见类群和优势类群对土壤环境的变化有较强的适应性,而稀有类群相对敏感,受到特定的环境因子的影响.说明EM堆肥处理可在一定程度上改善黑土区农田中小型土壤动物群落结构、增加其多样性.     

重金属污染对土壤动物群落结构及空间分布的影响

2002年6月,通过对淮南煤矿和发电厂灰场周围等8个样地采样调查,共获得大型及中小型土壤动物3859个,计22类,隶属4门9纲,优势类群为弹尾类、螨类、线虫类,占全部捕获土壤动物的74%;其余为常见类群和稀有类群.重金属污染对土壤动物的影响非常明显.在洛河发电厂灰场大坝外围,土壤动物群落的个体数和类群数随着距灰场水平距离的缩小和污染的加重而减少.土壤动物群落个体数和类群数在土层的垂直分布出现了逆分布或变化和缓现象,在土壤表层的聚集性消失.随着重金属污染的加重,土壤动物群落多样性指数、均匀性指数、密度-类群指数均趋于减小,优势度指数趋于增大.     

交通要道重金属污染对农田土壤动物群落结构及空间分布的影响

为了解交通要道重金属对路边农田土壤动物群落结构及空间分布的影响,分季节分层次对104国道浙江上虞段周围农田5条样带及1条对照样带进行取样调查,共获得土壤动物4046个,计50个类群,隶属于4门7纲,弹尾目、前气门亚目、甲螨亚目为优势类群,其余为常见类群和稀有类群。同时测定了采样带土壤理化性质和重金属含量,结合类群特征指数,研究农田土壤动物群落结构特征以及土壤动物对土壤重金属污染的响应。结果表明,6条样带土壤理化指标全磷和pH、重金属各因子差异显著(P0.05),公路周围重金属含量明显高于对照和土壤背景值,随着采样距104国道的距离的减小,土壤动物的类群数和个体数呈现减少的趋势,在土层垂直分布上,并呈现表聚性减弱的现象。灰色关联分析表明,在调查样带中全磷对土壤动物的影响最大,土壤pH次之,其次是铅、铬的影响,锌的影响最小。土壤理化指标全磷和pH对农田土壤动物的影响大于土壤重金属,但重金属对污染样带土壤动物群落结构的影响已不能忽视。     

重金属污染区农田土壤动物群落结构及富集研究——以山西省临汾钢铁厂周围农田为例

本文对重金属污染区山西省临汾钢铁有限公司(临钢)周围农田土壤动物的群落结构特征及其对重金属污染的富集进行了研究。采用手拣法和干漏斗法对临钢周围农田28个样点的土壤动物进行了调查,共获取土壤动物样品数2348,隶属于4门11纲。其中优势类群仅有前气门亚目,常见类群16类,12类稀有类群。对临钢周围农田土壤进行理化性质检测,结果显示土壤呈微碱性,肥力中等,重金属综合污染指数较大。综合土壤动物多样性及周围土壤环境的重金属污染数据,通过统计分析表明:(1)重金属污染地区土壤动物与土壤理化性质的相关性不显著(P>0.05);(2)土壤动物的种类和数量随污染指数的增加而减少;在垂直分布上,表聚性削弱,甚至出现逆分布现象;(3)随着土壤中重金属浓度的增加,蚯蚓和等足目体内的重金属含量也在上升。蚯蚓对Ni元素富集,对6种重金属元素的富集系数依次为Ni>Mn>Cu>Pb=Cr>Zn;等足目对Cu元素富集,对6种重金属元素的富集系数依次为Cu>Mn>Pb>Zn>Ni=Cr。     

川西亚高山针叶林土壤动物群落对模拟林下植物丧失的响应

受研究手段的限制,有关森林物种组成对土壤动物群落影响的研究少有报道。采用人工除灌和除草的林地控制实验方法,研究了亚高山人工林灌草层关键物种丧失对土壤动物群落结构的影响。结果表明:(1)灌木层去除后土壤动物密度极显著低于对照(P0.01);线虫纲(Nematoda)优势度持续增加,处理15个月时极显著高于对照(P0.01);土壤动物群落多样性指数极显著低于对照(P0.01);腐食性功能团类群数及个体数百分比有所下降。(2)草本层去除后土壤动物密度显著低于对照(P0.05);线虫纲优势度持续增加,处理15个月时显著高于对照(P0.05);土壤动物群落多样性指数极显著低于对照(P0.01);腐食性功能团类群数略低于对照,个体数百分比无显著差异。综上所述,林下灌草层去除,尤其是灌木层去除,导致土壤动物群落个体数量、多样性指数降低,优势类群格局、腐食性功能团构成发生变化,从而在一定程度上影响到森林生态系统的物质循环功能。     

科尔沁沙地不同造林类型对土壤动物多样性的影响

为深入认识流沙生境中种植人工林对土壤动物多样性的影响,选择科尔沁流动沙地及其周围灌木林和乔木林地(生长年龄均为30年左右)为研究样地,对土壤动物群落与土壤环境进行调查,分析了土壤动物群落结构对流动沙地种植人工林的响应及影响因素.结果表明:流动沙地种植人工林对土壤性状产生显著影响,尤其是灌木林覆盖流动沙地显著改善了土壤环境,增加了土壤水分,提高了土壤营养条件.在3种林地中共捕获土壤动物485只、11个类群.优势类群为蜱螨目和弹尾目,常见类群为啮目,其他8个类群为稀有类群.从流动沙地到灌木林地和乔木林地,土壤动物密度减少,类群数和Shannon指数增加,而均匀度指数下降.但土壤动物密度、类群数、Shannon指数和均匀度指数在3种样地间均无显著性差异.土壤电导率是影响土壤动物类群数分布的重要因素.在科尔沁沙地,流动沙地种植人工林能够改善土壤环境和影响土壤动物多样性,但以30年的人工林研究其对流动沙地土壤动物群落的影响存在局限性.     

寿光市不同棚龄温室土壤动物群落结构

为研究不同棚龄温室与土壤动物群落生态分布之间的关系,对寿光市不同棚龄温室内土壤动物群落结构进行了研究.通过手拣法、Tullgren法和Baermann 法对获得的土壤动物进行分离、分类,共获得20 966个土壤动物标本,分别隶属于3门12纲.调查结果显示,弹尾目、线虫纲、真螨目和甲螨目动物为温室土壤动物的优势类群,占总个体数的82.3%,构成了该地区温室土壤动物的主体.温室土壤动物群落的垂直分布规律明显,具有一定的表聚性,0～5 cm、5～10 cm土层分别占土壤动物总数量的75.4%和14.6%.该地区温室内,土壤动物数量的高峰期出现在3—5月和10—12月,8月土壤动物的数量最低,与露地土壤动物的季节分布规律不同.露地中土壤动物的数量变化具有明显的季节性变化规律,7—9月是土壤动物数量的高峰期,1月土壤动物的数量最少.该地区温室土壤动物群落的多样性较高,但随着温室利用年限的增加,土壤动物优势种的密度显著增加,多样性指数降低.     

松嫩草原区农牧林复合系统中小型土壤动物群落生态研究

通过野外选择样地,设置样方,调查了温带地区松嫩草原区农牧林复合系统中小型土壤动物群落的生态特征．结果表明,中小型土壤动物的优势类群是球角跳虫科(Hypogastruridae)、辐螨(Actinedida)、革螨(Gamasida)和甲螨(Oribatida),常见类群是节跳虫科(Isotomidae)和叶蝉科(Jassidae),从玉米田、草地和杨树林3个子系统的对比分析看,草地物种最丰富,多样性最高,生境条件最优越,中小型土壤动物的个体数和类群数随土层深度的增加而递减,表聚性明显;但3个子系统的垂直分布特征不完全相同,运用主成分分析方法,分析了主要土壤环境要素和气侯要素与中小型土壤节肢动物群落的相关关系,发现土壤环境要素是影响中小型土壤动物群落的主导因子。     

淮南市重金属污染对土壤动物群落和多样性影响研究

通过对淮南煤矿和发电厂及灰场污染地的土壤动物群落结构进行分析。结果表明,土壤动物群落的组成与数量随着污染的加重而减少,土壤动物的密度也有同样的变化趋势;在重污染土壤中,优势类群与常见类群的种类明显减少。随着污染的加重使土壤动物的种类和数量逐渐减少。重金属污染对土壤动物群落结构的影响是随着污染的加重,多样性指数、均匀性指数、密度类群指数都有减少的趋势,优势度指数在灰场外围是先增加后减少。在群落指标的相关性中,多样性指数和均匀性指数呈密切正相关,多样性指数与优势性指数呈负相关,有机质含量与土壤动物个体数量关系不密切。     

DNA复合条形码在太白山土壤动物多样性研究中的应用

DNA复合条形码技术(metabarcoding)将DNA条形码与高通量测序技术相结合,快速便捷地鉴定群落混合样本中的物种,成为监测群落中物种组成和丰富度的可靠方法。采用这一方法分析了秦岭太白山5种不同生境的中小型土壤动物多样性,共得到土壤动物3门9纲28目199科。群落组成分析显示生境的变化对土壤动物群落组成有一定的影响。α多样性分析显示土壤动物群落丰富度指数最高的生境为针叶林,最低的为农田;土壤动物群落多样性指数最高的生境为针叶林,最低的为落叶小叶林。群落相似性分析显示高山草甸、针叶林和农田3种生境的土壤动物群落组成相似性较高,落叶小叶林和落叶阔叶林的土壤动物群落组成与这3种生境的差异较大,落叶小叶林与落叶阔叶林的土壤动物群落组成差异也较大。     

基于高通量测序分析西藏北部高寒草甸不同深度土壤线虫群落分布特征

为了研究藏北高寒草甸土壤线虫多样性,于2017年8月,采用Illumina MiSeq测序技术,研究了西藏北部高寒草甸0—25 cm范围内不同深度土层的土壤线虫群落组成与结构特征。结果表明:5个不同深度共获得OTU 990个,隶属于3个纲,7个目,25个科,30个属,刺嘴纲Enoplea为共有优势土壤线虫群落;对样品进行Alpha多样性评价,计算Chao 1指数、Shannon指数和Ace指数,发现5—10 cm的土壤样品群落有较高的丰富度;属水平Heatmap图分析可知20—25、15—20、0—5、5—10、10—15 cm土壤线虫群落的组成相似性有一个递增的趋势。与不同深度藏北高山嵩草(盛长期)线虫群落结构相关性较大的土壤化学指标是K~+、含水率、有机质和Zn~(2+)。研究发现不同深度土壤线虫种类及丰度存在一定的差异,可为研究藏北高寒草地土壤线虫群落特点提供依据。     

长期浅耕与秸秆还田对关中平原冬小麦-夏玉米轮作土壤钾素含量及层化比率的影响

采用土壤分层采样和钾素化学形态分组方法,探讨连续13年秸秆全量还田与浅耕对关中平原冬小麦 夏玉米轮作体系土壤各形态钾素含量及层化比率的影响. 结果表明： 采样区土壤速效钾和非交换性钾均有显著的表聚现象和层化效应,速效钾及其组分表现尤为突出,且15～30 cm土层亏缺严重,已低于缺钾临界值;速效钾及其组分的土壤表层(0～5 cm)与5～15 cm和15～30 cm耕层土壤的比值(SR₁与SR₂)之间呈显著性差异,非交换性钾与矿物钾的比值则差异不显著. 连续秸秆全量还田对维持冬小麦 夏玉米轮作体系土壤钾库平衡有积极贡献,但应高度关注有效钾素表聚和层化对土壤钾肥力的负面效应.     

青土湖不同年限退耕地植被物种多样性及土壤酶活性研究

采用时空替代法,对甘肃省民勤县青土湖不同年限退耕地(退耕1 a、2 a、4 a、8 a、13 a、20 a、30 a、40 a)的植被演替特征、土壤酶活性进行调查,以耕地为对照(CK),分析植被群落与土壤酶活性的相关性,以揭示其变化规律及其驱动机制,为青土湖区及其相似地区退耕地生态系统修复及生态环境建设提供理论基础。结果表明：(1)青土湖在退耕40 a自然恢复过程中,9个样方中共出现16科32属42种植物,物种构成表现为：多数种归于少数科,大部分植物种为单属单科。(2)随着退耕年限的增加,群落优势种由草本植物逐渐转化成灌木植物,植物种由退耕初期(1 a或2 a)的19种降低到退耕4 a的14种、退耕20 a的13种、退耕30 a的5种;退耕30 a时耐盐碱灌木植物盐爪爪成为该地的优势种,其重要值达到52.862,但退耕40 a时优势种盐爪爪的重要值降为36.008。(3)随着退耕年限增加,植物Margalef丰富度指数呈波动式下降的趋势;Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数总体趋势呈先增加后减小,再逐渐趋于稳定;Simpson优势度指数整体变化幅度较小,最终呈稳定的趋势。(4)在不同土层(0~20 cm和20~40 cm)中,4种土壤酶活性随退耕年限增加总体表现出先升高后下降再逐渐趋于稳定的趋势,均在退耕8 a后显著下降,且磷酸酶和脲酶活性均显著低于蔗糖酶和过氧化氢酶活性;与对照样地(CK)相比,磷酸酶活性与脲酶活性均随退耕年限增加而下降;土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性均随土层加深而降低。(5)相关分析结果显示,0~20 cm土层中,物种数与土壤蔗糖酶活性、磷酸酶活性以及脲酶活性均呈显著正相关关系;20~40 cm土层中,物种数与土壤脲酶活性呈极显著正相关关系,与土壤过氧化氢酶活性呈显著负相关关系;Margalef丰富度指数与0~20 cm土层的磷酸酶活性和蔗糖酶活性均呈显著正相关关系,与脲酶活性呈极显著正相关关系;20~40 cm土层中,Margalef丰富度指数与脲酶活性呈极显著正相关关系;Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度与4种土壤酶活性间相关性较低且均不显著。研究认为,在青土湖区退耕地植被自然演替过程中,植物群落变得比较单一,物种多样性逐年降低,脲酶活性对物种多样性起着关键性作用。     

黄土丘陵沟壑区土壤水分环境及植被生长响应——以燕沟流域为例

调查了黄土丘陵沟壑区燕沟流域刺槐(Robinia pseudoacacia)林地、辽东栎(Quercus liaotungensis)林地、荒草地、农地等不同植被类型条件下7种地类的土壤水分环境,分析不同植被类型对水分环境的生长响应.结果认为,各地类均存在一定程度的水分亏缺,亏缺量由大到小依次为:阳坡刺槐林地991.57mm、阳坡荒草地941.21mm、阴坡刺槐林地866.53mm、阳坡辽东栎林地815.89mm、阴坡荒草地790.27mm、阴坡辽东栎林地745.20mm、农地325.55mm.土壤水分的交换深度农地达320cm,阴坡荒草地为240cm,阴坡辽东栎林地为200cm,阴坡刺槐林地和阳坡辽东栎林地均为160cm,阳坡荒草地为140cm,阳坡刺槐林地为120cm.试验期间,林地、荒草地和农地分别约有10%、14%、30%的降水储存于土壤中,林地、荒草地600cm深土壤水库可利用水量62.6～309.0mm,与农地728.6mm相比土壤水库的调节能力很有限.受林木耗水量和土壤供水能力的双重影响,阳坡刺槐林枯梢现象严重,有整株枯死林木;阴坡刺槐林有明显的枯梢,但没有整株枯死的林木;辽东栎林也存在枯梢现象,但较刺槐林轻微,林木生长仍然十分旺盛.人工林地植被较高的截留和蒸腾耗水是造成土壤干燥化的主要原因,在植被建设中应遵循区域植被的演替规律,以水定植,尽量选择低耗水的适生乡土树种,采取自然修复为主、人工栽植为辅的措施,同时实施好水土保持措施.黄土丘陵区天然辽东栎林是当地植被演替的顶级群落,林地土壤的干燥化是黄土高原气候整体趋于旱化造成的,并不是人为干扰导致植被过度耗水造成的,这种土壤干燥化不宜归属于干层的范畴.判别土壤干层应以当地稳定天然植被群落的生物量水平和土壤水分状况为基准.     

Responses of nematode communities to different land uses in an aquic brown soil

An analysis of the seasonal and vertical distri-bution of soil nematode communities under three con-trasting land uses, i.e., cropland, abandoned cropland and woodland was conducted in an aquic brown soil. The results showed that different land-use types affected the spatiotemporal distribution of soil nematodes and their dominant genera, and different dominant genera showed different responses to land use. In the abandoned cropland and woodland, most dominant genera were pre-sent in the 0-20 cm layers and Chiloplacus was mainly distributed in the 5-30 cm layers, while in the cropland, Pratylenchus exhibited an even distribution from the 0-5 cm to the 40-50 cm depth. Soil environmental para-meters under different land use could influence soil nema-todes; soil porosity, total organic C, total N and the C/N ratio could positively influence the abundance of some dominant genera. Faunal profiles revealed that envir-onmental stability and the homeostasis in the abandoned cropland and woodland lead to higher levels of commun-ity structure, and the soil food web tends to succeed to maturity. Nematode faunal analyses are a useful indicator for interpreting the stress and/or nutrient conditions under different land uses.