(太原師范學院 生物系,山西 晉中 030619)

隨著城市建設中自然環(huán)境與人工環(huán)境和諧發(fā)展的要求,遵循生態(tài)學原則來恢復、規(guī)劃和建造城市中存在或已退化的濕地環(huán)境,是建立城市濕地公園的途徑之一[1].以往對濕地土壤動物群落多樣性的研究多見于一些湖泊、河流等生態(tài)類型[2-10],對城市景觀濕地的研究較少.城市濕地是城市重要的生態(tài)基礎設施,具有眾多生態(tài)及社會服務功能[11].汾河作為太原城市的命脈,貫穿市區(qū)南北,建立在汾河河床上的濕地公園,改善和調(diào)節(jié)著城市空氣,涵養(yǎng)凈化水源.土壤動物作為濕地生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分,對于物質的分解和養(yǎng)分的周轉起著重要的作用[12].因此,開展汾河濕地公園土壤動物的調(diào)查研究,了解汾河濕地公園土壤動物分布以及與土壤理化性質的關系,對今后汾河濕地公園的管理和維護有一定的參考意義.

1 自然概況與研究方法

1.1 自然概況

太原汾河濕地公園是以“自然、生態(tài)、野趣”為主題的城市公園.南起勝利橋北1號橡膠壩,北至森林公園西門北側500 m,全長2 400 m,寬近500 m,建設面積120萬m2,其中水域面積60萬m2,綠地面積50萬m2[13].于2005 年10 月開工建設,2007 年10 月竣工.兩岸壩堰為濱河東、西路.汾河濕地公園借行洪主河道蓄水,水中保留了大小若干自然小島,堤岸完全用 “土”堆砌,十分自然.汾河濕地公園的土壤為沖積河沙土,貧瘠,滲透性強,保水能力差.

河岸兩邊有自然生長的木本植物和栽植的觀賞性喬木、灌木;水生植物群落有蘆葦群落、香蒲群落、紅蓼與銳齒酸模群落;水體邊及邊坡保留了原來的野生植物.

1.2 樣地選擇

根據(jù)汾河濕地公園實際狀況,在太原汾河濕地公園的東面和西面各選取3個典型樣地,汾河濕地公園東岸分別為A，B，C三個樣地;汾河濕地西岸為D，E和F三個樣地進行調(diào)查.

樣地A離勝利橋東約430 m,植株且平均高度為0.13 m,游人多在次垂釣和挖野菜;樣地B距離勝利橋東700 m,樣地接近蘆葦種植地,落葉層較厚;樣地C的距離勝利橋東1 250 m,樣地主要為人造草坪,人流量相對較少.

汾河濕地公園西岸樣地D距離勝利橋東550 m左右,岸邊植物主要為觀賞性灌木和野生草本植物,該樣地岸邊坡度較大.樣地E距離勝利橋東700 m,地面為人造草坪,主要為觀賞性植物.樣地F位于汾河西岸最北端的“野趣園”景點,距離勝利橋東1 300 m,植物主要是野生草本植物,地勢平坦,視野開闊,游人常在此放風箏.

1.3 采樣方法

調(diào)查取樣的時間是2017年3-6月,在汾河濕地公園選取的6個樣地內(nèi)隨機各選取3個樣方,兩次采集土壤樣方共36個.根據(jù)公園現(xiàn)狀,在不破壞公園植被情況下,每個樣方分2個土壤層次即0～5 cm和5～10 cm.大型土壤動物就地手撿,選取采樣面積50 cm×50 cm,10%甲醛固定.中小型動物用100 cm3的土壤環(huán)刀法取土樣,帶回實驗室分別用Tullgren 法進行分離提取其中土壤動物.在體視解剖鏡和顯微鏡下觀察,參照尹文英等[14]《土壤動物檢索圖鑒》對土壤動物進行鑒定統(tǒng)計.幼蟲和成蟲因食性不同分開統(tǒng)計.

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理和土壤樣品測定

土壤動物按照Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)H=-ΣPilnPi、均勻度指數(shù)E=H/lnS、Simpson優(yōu)勢集中性指標C=Σ(Pi)2等指標進行統(tǒng)計分析[15].其中Pi表示第i種的個體比例;S表示種類數(shù).

土壤理化指標選取有機質、pH值及含水率這3項.采用魯如坤[16]對土壤理化性質的測定方法,土壤有機質含量測定采用重鉻酸鉀容量法——外加熱法測定;土壤pH值的測定采用混合指示劑比色法測定;土壤含水率的測定采用烘箱烘干法.

數(shù)據(jù)運用Excel(2010版) 進行統(tǒng)計處理,采用SPSS17.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(One-way ANOVA),比較分析各項土壤理化性質及各指數(shù)的差異性.

2 結果與分析

2.1 土壤動物群落特征

2.1.1 群落組成

汾河濕地公園6個樣地共捕獲土壤動物697只,隸屬于4門7綱32類.其中線蟲動物門小桿目、節(jié)肢動物門昆蟲綱膜翅目(蟻科)和彈尾目為優(yōu)勢類群,占個體總數(shù)的56.10%,常見類群14 類,占個體總數(shù)的 36.42%;稀有類群15類,僅占個體總數(shù)的7.48%.優(yōu)勢類群和常見類群占土壤動物總數(shù)的92.52%,二者構成汾河濕地公園土壤動物群落的主體.汾河濕地公園土壤動物四大類群中,節(jié)肢動物占總數(shù)的52.38%,軟體動物門占總數(shù)的14.63%,無論從個體數(shù)量還是生物量上二者占有絕對的優(yōu)勢.喜濕環(huán)境的優(yōu)勢類群線蟲、彈尾目和生物量較大的常見類群柄眼目構成太原汾河濕地公園土壤動物的主要類群.

汾河濕地公園東岸3個樣地,土壤動物類群數(shù)與個體數(shù),樣地B(13 類,153 只)>樣地A(12 類,95 只)>樣地C(9類,50 只);汾河濕地公園西岸3個樣地的土壤動物類群數(shù)與個體數(shù),樣地F(17類,172只)>樣地D(15類,139只)>樣地E(12類,88只)見表1.

比較汾河濕地公園東、西兩岸的土壤動物個體數(shù)量,東岸土壤動物個體數(shù)為298只,占到總數(shù)的42.75%,河西岸的土壤動物個體數(shù)為399只,占到總數(shù)的57.25%,太原濕地公園西岸土壤動物個體數(shù)比河東岸的土壤動物類個體數(shù)多出14.50%;對于土壤動物的類群數(shù),河東岸的土壤動物類群數(shù)為26種;河西岸土壤動物類群數(shù)為29種.采用單因素方差分析 (One-Way ANOVA)方差分析,比較汾河東、西兩岸土壤動物的類群數(shù)和個體數(shù)(F=0.531 1,P>0.5),表明汾河東、西兩岸土壤動物的土壤動物類群和個體數(shù)量分布差異不顯著.

表1 汾河濕地公園不同生境土壤動物類群和數(shù)量

注+++:優(yōu)勢類群(>10%);++:常見類群(1%～10%);+:稀有類群(<1%)

2.1.2 功能分類

依據(jù)土壤動物的主要食性差異,分為腐食性、捕食性和植食性功能群.汾河濕地公園土壤動物屬于腐食性功能群的有小桿目、正蚓目、柄眼目、等足目、蜱螨目、彈尾目、雙尾目、鞘翅目的水龜甲科、葬甲科、雙翅目幼蟲,個體數(shù)量占總數(shù)74.52%;屬于植食性功能群的有直翅目、鞘翅目象甲科、負泥蟲科、葉甲科、鞘翅目幼蟲、膜翅目蟻科,個體數(shù)量占總數(shù)18.88%.屬于捕食性功能群的有蜘蛛目、蜈蚣目、鞘翅目的虎甲科、步甲科、隱翅蟲科,個體數(shù)量占總數(shù)6.60%;結果顯示,汾河濕地公園土壤動物以腐食性為主.三大功能類群的比例關系是腐食性土壤動物>植食性土壤動物>捕食性土壤動物.土壤動物不同功能類群間的比例關系可能與生境中可獲得的食物種類、數(shù)量及難易程度,土壤環(huán)境的差異及土壤動物對土壤環(huán)境脅迫的耐受程度有關.

2.2 土壤動物群落多樣性

采用香農(nóng)多樣性指數(shù)(H′)、皮洛均勻度指數(shù)(E)和辛普森優(yōu)勢度指數(shù)(C)對太原汾河濕地公園土壤動物群落多樣性分析,見表2.結果表明:多樣性指數(shù)(H′)為汾河濕地公園西岸>東岸;均勻度指數(shù)(E)和優(yōu)勢度指數(shù)(C)二者是汾河濕地公園東岸>西岸,表明汾河濕地公園西岸的土壤動物種類較東岸豐富,但東岸土壤動物的分布水平較均勻,且優(yōu)勢類群也較西岸集中.由于東岸尤其樣地B土壤凋落物層較厚,土壤濕度大,為喜濕的土壤動物和其它小型動物提供了很好的隱藏空間,從而形成了較高的優(yōu)勢度,土壤的空間異質性,為某些土壤動物提供了較為適宜的生活場所,提高了土壤動物群落分布的均勻性.研究表明,凡是受人類活動干擾較小的生態(tài)系統(tǒng),土壤動物群落多樣性指數(shù)H’值和均勻度E’均較高,優(yōu)勢度指數(shù)C’值較低;汾河濕地公園東岸游人較多,尤其是節(jié)假日,可能是導致某些抗干擾類群數(shù)量增多的原因之一.

表2 汾河濕地公園土壤動物的多樣性指標

2.3 土壤動物和土壤理化性質的關系

土壤動物群落結構與其棲息的土壤環(huán)境密切相關.反映土壤質量的理化指標很多,這里采用土壤含水量、土壤pH 值及土壤有機質含量3 個指標來分析汾河濕地不同土壤環(huán)境與土壤動物的關系.

表3 汾河濕地公園土壤理化性質與土壤動物數(shù)量和類群數(shù)

*中性pH 6.5～7.5;*堿性pH 7.5～8.5

從表3可以看出,土壤有機質在6個不同樣地中,樣地B(37.25%)、F(36.62%)、E(28.85%)有機質含量較高.結果顯示,在一定范圍內(nèi),土壤有機質含量越多,土壤動物類群和個體數(shù)越多.采樣期間,3個樣地的枯枝落葉相對較多,特別是樣地B為蘆葦種植區(qū),土壤中的腐殖層較厚,有較多食腐的種類如柄眼目、小桿目和彈尾目的種類.樣地E有分布有較多的螞蟻和等足目種類.樣地F的草本植物豐富,其中活動的主要是螞蟻和捕食的蜘蛛.

適當?shù)耐寥纏H值有利于動、植物及微生物的生長與繁殖.由表3可以看出,太原濕地公園土壤為中性或堿性,不同樣地的土壤pH值比較接近,6個樣地土壤pH值的變化與土壤動物個體數(shù)的變化規(guī)律不明顯.

土壤水分是氧的載體,當水分充足時,利于在高濕條件下呼吸的土壤動物如線蟲綱、彈尾目和蜱螨目等的生存.樣地B為水生植物蘆葦?shù)姆N植區(qū),土壤含水率(38.28%)較高,大型喜濕的軟體動物柄眼目、隱翅蟲科,小型線蟲在樣地B分布較多.樣地F含水量(30.61%)也較高,樣地中的土壤動物與其它樣地相比,無論在個體數(shù)量和類群數(shù)上占優(yōu),同樣喜濕的土壤動物分布較廣.

通過研究土壤類群數(shù)和個體數(shù)與土壤理化性質的相關性,見表4. 土壤類群數(shù)和個體數(shù)與有機質含量和土壤含水率的正相關,與pH值的相關系數(shù)(r=-0.529 7)為負值,且與土壤有機質含量的相關程度(r=0.738 7)最大.

表4 汾河濕地公園不同生境土壤動物與環(huán)境要素的相關系數(shù)(r)

3 結論與討論

1)汾河濕地公園本次采集共捕獲土壤動物697只,隸屬于4門7綱32類.其中優(yōu)勢類群3類,常見類群14類,稀有類群15類,種類組成豐富.土壤動物群落組成以線蟲動物門(31.56%)及節(jié)肢動物門(51.07%)為主,與其他陸地生態(tài)系統(tǒng)較為相似;同時,濕地生態(tài)系統(tǒng)有柄眼目等腹足綱動物,與水生生態(tài)系統(tǒng)底棲動物物種組成相似.濕地土壤動物物種陸生、水生兼?zhèn)湫?體現(xiàn)了濕地生態(tài)系統(tǒng)水陸交互性和過渡性特征[1].

2)汾河濕地公園東、西兩岸土壤動物的種類和數(shù)量都有一定的差異,西岸的物種類群結構組成豐富,可能與濕地公園的植被類型、土壤中有機質含量及含水量腐殖質等因素有關;汾河濕地公園東岸的土壤動物的類群及數(shù)量優(yōu)勢度集中,優(yōu)勢種突出,可能與特定的環(huán)境以及受游人群踩踏的影響較大,干擾程度較為顯著而致.

3)此次調(diào)查汾河濕地公園土壤動物的時間有限,所調(diào)查數(shù)據(jù)不能完全代表汾河濕地公園土壤動物類群數(shù),有待于今后進一步深入研究.