邢樹文，王桔紅，梁秀霞，朱慧，高錦婷，許佳敏

1. 韓山師范學(xué)院食品工程與生物科技學(xué)院，廣東 潮州 521041；2. 韓山師范學(xué)院圖書館，廣東 潮州 521041

節(jié)肢動(dòng)物是陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要生物群落，其類群的組成、結(jié)構(gòu)對(duì)生境植被多樣性和豐富度的變化反應(yīng)強(qiáng)烈，可對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾產(chǎn)生快速響應(yīng)（Buddle et al.，2006；Schaffers et al.，2008）。地表節(jié)肢動(dòng)物主要包括螯肢亞門蛛形綱、六足亞門昆蟲綱的大部分物種及多足亞門的動(dòng)物類群（尹文英等，1998），地表節(jié)肢動(dòng)物數(shù)量多、組成復(fù)雜、分布廣泛，是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要功能類群（侯笑云等，2015；劉任濤等，2016）。地表節(jié)肢動(dòng)物群落與生態(tài)系統(tǒng)的植被群落及土壤環(huán)境因子關(guān)系密切，在土壤污染區(qū)對(duì)植被變化的響應(yīng)可能與非污染區(qū)不同。

在金屬尾礦開采過程中，礦石篩選、礦粉加工形成的粉塵污染、重金屬廢水滲漏等易造成地下水、土壤及周邊生境的污染（林文杰等，2014；Sun et al.，2018），土壤污染不但影響土壤養(yǎng)分循環(huán)和能量流動(dòng)（龔霞等，2013），而且影響著土壤（節(jié)肢）動(dòng)物的存活、繁殖及遷入定居（劉潔等，2017；劉繼亮等，2018），在不同的污染區(qū)，重金屬與土壤動(dòng)物數(shù)量關(guān)系較復(fù)雜，物種數(shù)量、豐富度及多樣性可能因污染而減少、不變或增多。如鋅冶煉廠周邊某些污染區(qū)物種豐富度的增加是由于耐受性節(jié)肢動(dòng)物類群的定居所致，其中甲蟲和一些蜘蛛成為優(yōu)勢種（Nahmani et al.，2002）；銅尾礦復(fù)墾地蟻科和鞘翅目成蟲個(gè)體數(shù)量隨Cu含量增加而增加，彈尾目和蜱螨目動(dòng)物類群的個(gè)體數(shù)量隨Cu含量增加而減少（朱永恒等，2012）；Steiner（1995）、Filser et al.（2000）及施時(shí)迪等（2010）的研究進(jìn)一步表明，土壤中彈尾類、螨蟲類對(duì)重金屬污染較敏感，距污染源較近的地區(qū)，個(gè)體數(shù)量較低，豐富度隨著污染的加重而降低；但也有研究發(fā)現(xiàn)在廢棄多年且污染較重的鐵礦尾礦傾倒區(qū)的彈尾類的種類與個(gè)體數(shù)量高于對(duì)照組樣地，可能與一些彈尾類對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐受性相關(guān)（Fountain et al.，2004）。重金屬污染導(dǎo)致土壤節(jié)肢物種數(shù)和個(gè)體數(shù)量呈下降趨勢，多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)隨著污染程度的增加而降低，優(yōu)勢度指數(shù)與污染程度呈正相關(guān)（Li et al.，2010；鄭琴，2016）。在生態(tài)恢復(fù)研究中，常以地表節(jié)肢動(dòng)物作為指示生物以評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（黃杰靈，2012）。尾礦廢棄地在植被恢復(fù)過程中隨著土地復(fù)墾與生態(tài)重建時(shí)間的延長，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)中土壤節(jié)肢動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，土壤節(jié)肢動(dòng)物群落的演替伴隨著生態(tài)恢復(fù)而增長（崔艷等，2007）。鈾尾礦修復(fù)進(jìn)程中生境的植被覆蓋度與植物種類多樣性提高的同時(shí)，地表節(jié)肢動(dòng)物群落及各亞群落的物種豐富度與個(gè)體數(shù)量明顯增加，鈾尾礦庫植被修復(fù)，能有效促進(jìn)節(jié)肢動(dòng)物群落及各亞群落的重建（劉雨芳等，2010）。

地表節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)和功能與土壤環(huán)境的關(guān)系復(fù)雜，不同的地表節(jié)肢動(dòng)物類群對(duì)重金屬污染的響應(yīng)不同。節(jié)肢動(dòng)物群落演替與植被群落演替及生態(tài)修復(fù)直接關(guān)聯(lián)。因此，從地表節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性及其與土壤環(huán)境因子的相關(guān)性揭示地表節(jié)肢動(dòng)物群落在生態(tài)恢復(fù)中的作用，為尾礦生態(tài)恢復(fù)提供依據(jù)。廣東省汕頭市轄屬的蓮花山鎢尾礦閉礦已有 20年，閉礦后，遺留下為數(shù)不少的尾礦場和廢礦堆，在暴雨沖刷下，污染物隨雨水溢出，對(duì)流經(jīng)地區(qū)的水體、果園、農(nóng)田等造成重金屬污染。本研究以鎢尾礦廢棄地不同年限桉樹林及外圍桉樹林作為研究對(duì)象，對(duì)樣地地表節(jié)肢動(dòng)物群落及土壤環(huán)境因子進(jìn)行調(diào)查，探查重金屬污染地生態(tài)恢復(fù)過程中地表節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及其多樣性變化趨勢，分析影響地表節(jié)肢動(dòng)物群落的關(guān)鍵因子，探討不同種植年限的桉樹林在尾礦生態(tài)恢復(fù)進(jìn)程中對(duì)土壤恢復(fù)以及地表節(jié)肢動(dòng)物群落重建的作用，為鎢尾礦重金屬污染的治理和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地境概況

研究地為廣東省澄海、饒平和潮安三縣交界處的廣東蓮花山鎢尾礦地（116°48′14″，23°44′25″），年降水量為1600 mm，平均氣溫為21 ℃。該礦最初建于1956年，于1999年關(guān)閉。在幾十年的采礦過程中，留下了大片的裸露廢棄地，采礦廢棄地面積約為100 hm2，分為尾礦廢棄地、礦渣堆積區(qū)和礦石篩選區(qū)，廢棄地自然植被少，水土流失嚴(yán)重。桉樹是桃金娘科（Myrtaceae）桉屬（Eucalytus）的常綠高大喬木，生長快，適應(yīng)能力強(qiáng)。種植桉樹對(duì)恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境、提高生物多樣性具有重要的意義（肖玖金等，2011）。近年來，該尾礦通過種植檸檬桉（Eucalyptus citriodora Hook.f.）進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。本研究以蓮花山鎢尾礦恢復(fù)區(qū)種植1 a桉樹和7 a桉樹及種植26 a的礦區(qū)外圍桉樹林作為實(shí)驗(yàn)樣地，以遠(yuǎn)離尾礦的無污染桉樹林作為對(duì)照樣地進(jìn)行對(duì)比研究。樣地設(shè)置如下（圖1）。

圖1 鎢尾礦不同種植年限桉樹林樣地設(shè)置示意圖Fig. 1 Diagram of Eucalyptus forest sample setting in different planting years of tungsten tailings

樣地Ⅰ：1 a桉樹林樣地，桉樹與馬占相思（Acacia mangium）混植1 a，面積0.33 hm2，海拔221－267 m。該樣地是采礦后的裸露區(qū)域，偶見1－2株芒（Miscanthus sinensis）和烏毛蕨（Blechnum orientale），地表無凋落物層覆蓋。樣地位于尾礦的西坡。

樣地Ⅱ：7 a桉樹林樣地，種植面積0.73 hm2，海拔191－230 m。伴生植物有芒、類蘆（Neyraudia reynaudiana）和烏毛蕨等，地表植被與桉樹凋落物層稀薄，間斷伴有裸露區(qū)。位于距尾礦西北方向約0.1 km處的礦渣堆積區(qū)、尾礦上坡段近山頂?shù)奈魃狡隆?/p>

樣地Ⅲ：為種植26 a的桉樹林地，種植面積7 hm2以上，屬于未開采的礦區(qū)，位于已開采鎢尾礦區(qū)外圍。海拔202－234 m之間。林地伴生植物密度較大，物種豐富，主要有類蘆、芒萁（Dicranopterisdichotoma）、狗尾草（Setaria viridis）、烏毛蕨、牛筋草（Eleusine indica）、山烏桕（Sapium discolor）、臺(tái)灣相思（Acacia confusa）等，林地凋落物層2－3 cm。樣地設(shè)在尾礦的西面和北面。

樣地Ⅳ：對(duì)照樣地，桉樹種植27 a，距離礦區(qū)2.8 km，屬于未受礦區(qū)污染的桉樹林地，種植面積5 hm2以上。海拔212－247 m。林地伴生草本植物密集，物種豐富，主要有芒、飛機(jī)草（Eupatorium odoratum）、山烏桕、芒萁等植物，植被多樣性高，林地凋落物層3－4 cm。位于尾礦西北方向。

1.2 樣品采集與處理

2017年7月中旬、8月中旬各采樣1次。采樣點(diǎn)設(shè)置：本研究的4個(gè)樣地的海拔高度存在一定差異，為使4個(gè)樣地各采樣點(diǎn)基本保持在同一海拔高度上取樣，本研究采樣點(diǎn)設(shè)置的海拔高度范圍在（200±30）m，每個(gè)樣地的各個(gè)采樣點(diǎn)間的距離為(20±2) m。采樣方法：在Ⅰ－Ⅳ樣地中選取5個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)置9個(gè)50 cm×50 cm的樣方，每個(gè)樣地設(shè)置45個(gè)樣方，4個(gè)樣地共設(shè)置180個(gè)樣方。采用搜索法和捕捉法在樣方內(nèi)采集大型地表節(jié)肢動(dòng)物，采用10目和20目土壤篩進(jìn)行分級(jí)篩選和分離，收集樣方內(nèi)地表凋落物和表層土中的中小型土壤動(dòng)物。每個(gè)樣方標(biāo)本單獨(dú)保存在80%酒精中，根據(jù)《中國亞熱帶土壤動(dòng)物》（尹文英，1992）、《中國土壤動(dòng)物檢索圖鑒》（尹文英等，1998）、《昆蟲分類》（鄭樂怡等，1999）（上、下冊(cè)），在體視鏡下對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)行鑒定和分類統(tǒng)計(jì)，采用大分類法，分類至目，兩次采樣獲得的同一采樣點(diǎn)的標(biāo)本合并統(tǒng)計(jì)其個(gè)體數(shù)和類群數(shù)。

1.3 土壤樣品的采集與環(huán)境因子的測定

同時(shí)，在樣地Ⅰ至樣地Ⅳ的每個(gè)樣地選取5個(gè)樣點(diǎn)，沿土壤垂直剖面采集0－10 cm土層土壤樣品，進(jìn)行土壤理化性質(zhì)和重金屬含量的測定。土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）采用重鉻酸鉀容量法測定，土壤全氮（TN）采用半微量開氏法，土壤全磷（TP）采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法，土壤速效磷（AP）采用鹽酸-氟化銨法，土壤全鉀（TK）采用NaOH熔融-火焰光度法測定，土壤含水率（SWC）采用烘干法，土壤pH值（pH）采用酸度計(jì)（pHS-3C）水浸法。土壤鉛、鉻、鎳的測定采用王水-高氯酸消煮-原子吸收光譜法，土壤砷的測定采用氫化物-原子熒光光譜法，錳、銅、鋅的測定采用HF-HNO3-HCLO4消煮-原子吸收分光光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

（1）運(yùn)用SPSS 19.0軟件對(duì)土壤環(huán)境因子進(jìn)行Duncan's多重比較檢驗(yàn)（α=0.05），比較環(huán)境因子含量的差異顯著性。

（2）每個(gè)樣方單獨(dú)統(tǒng)計(jì)記錄，獲取 45個(gè)樣方地表節(jié)肢動(dòng)物的數(shù)量和物種數(shù)；再將每個(gè)采樣點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)合并，統(tǒng)計(jì)4個(gè)桉樹林樣地地表節(jié)肢動(dòng)物的個(gè)體數(shù)量（N）和類群數(shù)（S），運(yùn)用SPSS 16.0的單因素方差分析（One-way ANOVA）對(duì)每個(gè)樣地地表節(jié)肢動(dòng)物群落 Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）、Margalef豐富度指數(shù)（R）、Pielou均勻度指數(shù)（E）、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（C）（錢迎春等，1994；廖崇惠等，2009）進(jìn)行Duncan's新復(fù)極差多重比較檢驗(yàn)（α=0.05），比較地表節(jié)肢動(dòng)物群落參數(shù)差異顯著性。計(jì)算公式如下：

物種優(yōu)勢度：

Shannon-Wiener指數(shù)：

Margalef物種豐富度指數(shù)：

Pielou均勻性指數(shù)：

式中，H′mas=lnS。

由表2分析可得出以下結(jié)論：①優(yōu)化傳統(tǒng)挖掘機(jī)攤鋪工藝是基于異味控制的必然選擇；②采用履帶式移動(dòng)堆料機(jī)可以實(shí)現(xiàn)最小作業(yè)面和最佳堆體高度；③白天能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)壓+藥劑噴灑同步除臭，進(jìn)一步消減異味總量；④污泥作業(yè)區(qū)無人化操作是可以實(shí)現(xiàn)的。

Simpson優(yōu)勢集中性指數(shù)：

式中，Ni為每個(gè)類群的個(gè)體數(shù)；N為動(dòng)物群落全部類群的總個(gè)體數(shù)；Pi為群落第 i類群個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)比例；S為群落總類群數(shù)；H′max為最大多樣性指數(shù)。

（3）利用4個(gè)桉樹林樣地地表節(jié)肢動(dòng)物群落個(gè)體數(shù)量和類群豐富度數(shù)據(jù)矩陣及土壤環(huán)境因子(土壤理化性質(zhì)和土壤重金屬因子)數(shù)據(jù)矩陣，采用線性的冗余度對(duì)應(yīng)分析（Redundancy analysis，RDA）定量研究不同桉樹林樣地地表節(jié)肢動(dòng)物群落分布與土壤環(huán)境因子之間的關(guān)系。采用國際通用的排序軟件CANOCO 4.5（Lep et al.，2003）以偏RDA分析（partial RDA）和蒙特卡洛置換檢驗(yàn)（Monte-Carlo permutation test）定量評(píng)價(jià)每個(gè)環(huán)境因子對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物群落分布的貢獻(xiàn)率（每個(gè)環(huán)境因子獨(dú)立解釋量），繪制動(dòng)物類群分布與解釋變量關(guān)系的 RDA二維排序圖，比較不同生境地表節(jié)肢動(dòng)物綜合特征的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)結(jié)果分析

26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林的土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、全鉀、含水率、pH值較高，1 a和7 a桉樹林的較低；1 a和7 a桉樹林全氮的含量顯著低于26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林。1 a和7 a桉樹林的土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、含水率、速效磷含量均顯著低于26 a和對(duì)照桉樹林；不同林齡桉樹林土壤pH差異顯著，1 a和7 a桉樹林土壤pH值低，種植年限長的pH高。1 a桉樹林土壤全磷含量最低，7 a桉樹林稍高，26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林較高；全鉀含量差異不大，7 a和桉樹林26 a桉樹林間差異顯著（表1）。

2.2 土壤重金屬含量結(jié)果分析

1 a桉樹林、7 a桉樹林樣地土壤Zn、Cu、Mn、Cd、As、Pb含量較高，尾礦外圍26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林的較低。1 a桉樹林土壤Zn、Cu含量與7 a桉樹林樣地、26 a桉樹林、對(duì)照桉樹林的差異均達(dá)到顯著水平；1 a桉樹林、7 a桉樹林土壤Mn、Cd、As含量與26 a桉樹林、對(duì)照桉樹林的差異均達(dá)到顯著水平；4個(gè)桉樹林土壤Ni含量均無顯著差異；1 a桉樹林樣地土壤Pb含量與26 a桉樹林、對(duì)照桉樹林的差異均達(dá)到顯著水平；7 a桉樹林樣地土壤Pb含量與26 a桉樹林的差異均達(dá)到顯著水平（表2）。

表1 桉樹林樣地土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physical and chemical properties of Eucalyptus forests

2.3 不同桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物土壤的類群組成與多度比較

4個(gè)樣地共捕獲 17個(gè)類群地表節(jié)肢動(dòng)物，共2245只。其中，1 a桉樹林捕獲地表節(jié)肢動(dòng)物2個(gè)類群，共40只，占總捕獲量的1.79%，僅由蜘蛛目和膜翅目組成。7 a桉樹林捕獲地表節(jié)肢動(dòng)物9個(gè)類群，共133只，占總捕獲量的5.87%；由蜘蛛目、膜翅目和半翅目組成的優(yōu)勢類群，占該樣地的70.23%；其他均為常見類群。26 a桉樹林捕獲地表節(jié)肢動(dòng)物 15個(gè)類群，共 823只，占總捕獲量的36.90%；優(yōu)勢類群為蜘蛛目和膜翅目，占該樣地動(dòng)物數(shù)量的54.43%；常見類群7目，占43.28%；稀有類群6目，占2.29%。對(duì)照桉樹林捕獲地表節(jié)肢動(dòng)物16個(gè)類群，共1232只，占總捕獲量的55.72%；優(yōu)勢類群為蜱螨目、蜘蛛目和膜翅目，占此樣地捕獲動(dòng)物的66.99%；常見類群7目，占29.57%；稀有類群7目，占3.44%。

多重比較分析表明，對(duì)照組桉樹林與1 a、7 a及 26 a桉樹林的地表節(jié)肢動(dòng)物類群組成差異達(dá)到顯著水平。蜘蛛目是4個(gè)樣地的特征類群，其個(gè)體數(shù)量的差異達(dá)到顯著水平。7 a桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物增加了蜱螨目、蜚蠊目、彈尾目、等翅目、半翅目、直翅目、螳螂目等7個(gè)類群，蜱螨目和膜翅目由少增多。1 a與7 a桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物類群的多度差異不顯著，1 a與26 a、對(duì)照桉樹林的差異達(dá)到顯著水平。除螳螂目、鞘翅目和鱗翅目外，7 a桉樹林的動(dòng)物類群多度顯著低于26 a桉樹林、對(duì)照桉樹林。由此可知，尾礦廢棄地在生態(tài)修復(fù)過程中地表節(jié)肢動(dòng)物群落發(fā)生了演替，動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜（表3）。

2.4 桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落的多樣性

生態(tài)學(xué)指標(biāo)方差分析表明，26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物類群數(shù)（S26=11.56，S對(duì)照=12.56）及多樣性指數(shù)（H′26=1.94、H′對(duì)照=1.95）無顯著差異，但類群數(shù)量均顯著高于1 a（S1=2.00）和7 a桉樹林（S7=6.44），多樣性指數(shù)顯著高于1 a（H′1=0.62）和7 a桉樹林（H′7=1.64）；而7 a桉樹林的類群數(shù)量和多樣性指數(shù)顯著高于1 a桉樹林。動(dòng)物個(gè)體數(shù)和豐富度指數(shù)按對(duì)照桉樹林（N對(duì)照=136.11，R對(duì)照=2.35）、26 a桉樹林（N26=91.44，R26=2.34）、7 a桉樹林（N7=14.78，R7=2.03）及 1 a桉樹林（N1=4.44，R1=0.70）排列依次減少，且差異顯著。均勻度指數(shù)為1 a（E1=0.89）和7 a桉樹林（E7=0.89）顯著高于26 a（E26=0.79）和對(duì)照桉樹林（E對(duì)照=0.77）；優(yōu)勢性指數(shù)為1 a桉樹林（C1=0.56）顯著低于7 a（C7=0.83）、26 a（C26=0.82）和對(duì)照桉樹林（C對(duì)照=0.82）（圖2）。

表2 桉樹林的土壤重金屬含量Table 2 Heavy metal contents in soil of Eucalyptus forests mg·kg-1

表3 不同桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物類群組成與多度比較Table 3 Groups composition and abundance of ground-dwelling arthropod in Eucalyptus forests

2.5 桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落組成對(duì)土壤環(huán)境因子的響應(yīng)

4個(gè)桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落與土壤理化因子的 RDA排序結(jié)果表明，第 1軸（F=24.493，P=0.002）解釋了67.9%的地表節(jié)肢動(dòng)物群落變化，所有典型軸（F=7.796，P=0.002）解釋了89.7%的地表節(jié)肢動(dòng)物的群落變化，在統(tǒng)計(jì)學(xué)分析上達(dá)到顯著水平，說明排序分析能夠很好地反映4個(gè)桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落分布與土壤理化因子的環(huán)境變量關(guān)系（圖3）。對(duì)環(huán)境因子逐步向前篩選變量的偏 RDA分析結(jié)果表明，速效磷（F=34.546，P=0.001）和土壤有機(jī)質(zhì)（F=5.302，P=0.011）是影響桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落分布的主要環(huán)境因子，兩個(gè)環(huán)境因子總共解釋了89.67%的環(huán)境變異，速效磷對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物群落的影響最大，貢獻(xiàn)率達(dá)79.83%，土壤有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)率為9.84%（表4）。土壤有機(jī)質(zhì)（r=0.9505）、全氮（r=0.8242）、土壤含水量（r=0.9523）、全速效磷（r=0.9683）、和pH（r=0.8861）與第1排序軸呈顯著正相關(guān)，全磷與第1排序軸呈負(fù)相關(guān)（r=-0.3874）。從圖3的排序還可以看出，所有地表節(jié)肢動(dòng)物均與排序軸1呈正相關(guān)，其中，蜘蛛目、雙尾目、直翅目、等翅目和螳螂目與排序軸1呈顯著正相關(guān)，且受土壤有機(jī)質(zhì)、含水量和速效磷的影響。

表4 土壤理化性質(zhì)對(duì)桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落變化的貢獻(xiàn)率Table 4 Contribution rate of soil physicochemical properties to ground-dwelling soil arthropod community of Eucalyptus forest

4個(gè)桉樹林樣地地表節(jié)肢動(dòng)物群落與土壤重金屬因子的RDA排序結(jié)果表明，排序軸1（F=13.060，P=0.001）的貢獻(xiàn)率為68.5%，所有典型軸（F=4.016，P=0.001）解釋了 89.7%的地表節(jié)肢動(dòng)物的群落變化，在統(tǒng)計(jì)學(xué)分析上達(dá)到極顯著水平，說明排序分析能夠很好地反映4個(gè)桉樹林樣地地表節(jié)肢動(dòng)物群落分布與重金屬因子的環(huán)境變量關(guān)系（圖 4）。偏RDA分析結(jié)果表明，重金屬Cu（F=30.414，P=0.001）是影響桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落分布的主要環(huán)境因子，對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物群落的影響最大，貢獻(xiàn)率為88.95%。Pb（r=-0.6486）、Zn（r=-0.9079）、As（r=-0.8734）、Cu（r=-0.9460）和 Cd（r=-0.6838）與第1排序軸呈顯著負(fù)相關(guān)，對(duì)桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落的分布影響較大（見表5）。

圖2 不同樣地桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性Fig. 2 Ground-dwelling soil arthropod community diversity of Eucalyptus forests in different sample sites

3 討論

3.1 尾礦不同恢復(fù)年限桉樹林及外圍桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的差異

地表節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性不僅能夠反映群落中物種的數(shù)量組成與分布狀況，更能反映土壤生境結(jié)構(gòu)之間的相似性和差異性（Colwell，2013；劉繼亮等，2018）。1 a桉樹種植在廢棄礦區(qū)，無伴生植被，地表裸露，地表節(jié)肢動(dòng)物是由外圍桉樹林樣地邊緣暫時(shí)遷入，但極少有物種在此區(qū)域定居，因此動(dòng)物群落組成簡單，1 a桉樹林只有2個(gè)動(dòng)物類群，動(dòng)物個(gè)體數(shù)量最少。7 a的桉樹林生長了一些芒、類蘆、烏毛蕨、狗尾草等植物，地表存積了薄層凋落物，為地表節(jié)肢動(dòng)物的生存提供了條件，地表節(jié)肢動(dòng)物增加了7個(gè)類群，且個(gè)體數(shù)量增多，由優(yōu)勢類群（蜘蛛目、膜翅目和半翅目）和常見類群組成的動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，提升了豐富度和多樣性指數(shù)，但與26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林相比，其地表節(jié)肢動(dòng)物類群的組成仍很簡單，這也是其均勻度指數(shù)高于26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林，而優(yōu)勢度指數(shù)低于26 a和對(duì)照桉樹林的主要原因。鎢尾礦廢棄地植被生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，地表裸露，無掩蔽物，同時(shí)食物鏈斷裂成為地表節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性及豐富度降低的主要原因（張淑花等，2012）。更多的研究表明，在生態(tài)恢復(fù)進(jìn)程中植物群落的演替會(huì)引起土壤基質(zhì)漸趨好轉(zhuǎn)，金屬污染得到緩解，豐富了地表節(jié)肢動(dòng)物的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善了地表節(jié)肢動(dòng)物的生存環(huán)境，適宜更多的地面地表節(jié)肢動(dòng)物類群遷入和生存（Kampichler et al.，1999；Grze?，2009；Huang et al.，2011）。26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林伴生植被較茂盛，層次復(fù)雜，土壤表面的枯枝落葉為土壤補(bǔ)充養(yǎng)分，也為地表節(jié)肢動(dòng)物提供了棲息和捕食場所，動(dòng)物類群分別增加到15個(gè)和16個(gè)，使得動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，除了優(yōu)勢類群和常見類群，還增加了多個(gè)稀有類群，地面地表節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體數(shù)量、類群數(shù)、豐富度和多樣性指數(shù)顯著高于1 a和7 a桉樹林。隨著桉樹種植年限增加及多種自然草本植物的遷入，廢棄尾礦生態(tài)恢復(fù)進(jìn)程加快，有更多數(shù)量和種類的地表節(jié)肢動(dòng)物遷入定居。由此表明，植被的多樣化演替及土壤養(yǎng)分的補(bǔ)給、循環(huán)和發(fā)展是地表節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性提高的主要原因，也是尾礦廢棄地生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵（Frouz et al.，2007；任婷，2012）。因此，在尾礦廢棄地生態(tài)恢復(fù)進(jìn)程中，植被群落的演變及多樣性的提高，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)中地表節(jié)肢動(dòng)物群落的重建至關(guān)重要（Courtney et al.，2010；Haimi et al.，2002；王宗英等，2000；彭東海，2016）。

表5 重金屬對(duì)桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落變化的貢獻(xiàn)率Table 5 Contribution rate of Soil heavy metal to ground-dwelling soil arthropod community of Eucalyptus forest

圖3 鎢尾礦桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落與土壤理化因子的RDA二維排序圖Fig. 3 RDA sequencing diagram of ground-dwelling soil arthropod andsoil physicochemical properties in Eucalyptus tungsten tailing forest

圖4 鎢尾礦桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物群落與重金屬因子的RDA二維排序圖Fig. 4 RDA sequencing diagram of ground-dwelling soil arthropod community and heavy metal factors of Eucalyptus plantations in tungsten tailing

3.2 生態(tài)恢復(fù)不同年限桉樹林及外圍桉樹林地表節(jié)肢動(dòng)物與環(huán)境因子的相關(guān)性

地表節(jié)肢動(dòng)物群落組成與多樣性受制于植被生境條件（王金滿等，2013；黃紅英等，2017）。本研究中，恢復(fù)區(qū)桉樹林（1 a與7 a桉樹林）與外圍桉樹林（26 a與對(duì)照桉樹林）生境存在顯著差異，這種差異主要包括植被組成和多樣性、土壤重金屬因子和土壤理化因子。1 a桉樹林因生態(tài)恢復(fù)期限短，土壤基質(zhì)環(huán)境惡劣，Cu與 Zn、Pb、As、Cd等重金屬因子產(chǎn)生的生物毒性造成植物不能正常生長，地表植被極其稀少，惡劣的生境導(dǎo)致地表節(jié)肢動(dòng)物群落僅由數(shù)量較少的蜘蛛和螞蟻兩個(gè)類群組成。其可能因素有二：一是蜘蛛和螞蟻的活動(dòng)空間較大，可快速從外圍生境遷入；二是這兩個(gè)動(dòng)物類群對(duì)重金屬污染具有較強(qiáng)的耐受性（張永志等，2006；楊責(zé)凱等，2012）。7 a桉樹林生態(tài)恢復(fù)使土壤演化加快，土壤肥力有所轉(zhuǎn)好，樣地中已有芒、類蘆、烏毛蕨等一些自然生長的先鋒植物伴生，植被生態(tài)變得相對(duì)復(fù)雜，重金屬綜合污染產(chǎn)生的生物毒性減輕，更多的地表節(jié)肢動(dòng)物由礦區(qū)外圍生境遷入，因此地表節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)較1 a桉樹林更加復(fù)雜。比較分析1 a和7 a桉樹林生境地表節(jié)肢動(dòng)物群落的演替變化，在土壤重金屬污染嚴(yán)重的生境中，重金屬毒性可能對(duì)一些地表節(jié)肢動(dòng)物動(dòng)物群落個(gè)體數(shù)、多樣性和豐富度產(chǎn)生影響（Antunes et al.，2013；李孝剛等，2014），但更重要的原因可能是因尾礦廢棄地生態(tài)恢復(fù)時(shí)間較短，土壤理化因子尚未得到很好的恢復(fù)，植被生境較差所致。1 a和7 a桉樹林均屬于尾礦生態(tài)恢復(fù)的初期，土壤基質(zhì)惡劣，土壤養(yǎng)分匱乏，因此對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物群落影響不大，而主要受重金屬因子的影響（白義等，2011）。26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林存在污染輕微或無污染，土壤肥力成為影響地表節(jié)肢動(dòng)物群落的主要因子。本研究中，土壤速效磷之所以對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物群落的影響最大，可能原因是該地區(qū)土壤含磷量較高。除此之外，土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮是僅次于土壤速效磷的重要的環(huán)境因子，對(duì)地表節(jié)肢動(dòng)物群落具有較大的影響。種植年限長的7 a桉樹林土壤基質(zhì)有所恢復(fù)，自然生長的草本植物趨多，生境出現(xiàn)轉(zhuǎn)好趨勢，形成了簡單的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)（Mudrák et al.，2012；孫賢斌等，2014），因此其動(dòng)物群落的豐富度、個(gè)體數(shù)量及多樣性指數(shù)隨之大幅度提升。地表節(jié)肢動(dòng)物的遷入增加了有機(jī)質(zhì)向礦物層的遷移，有機(jī)質(zhì)在礦物層的積累導(dǎo)致微生物呼吸增強(qiáng)和生物量增加，并提高了土壤中的水分保持，更有利于尾礦廢棄地植物生態(tài)恢復(fù)（Frouz et al.，2006）。諸多研究研究表明，地表節(jié)肢動(dòng)物的豐富度與其定居的生境植被的復(fù)雜程度及土壤理化指標(biāo)呈正相關(guān)，這與本研究結(jié)果一致（Frouz et al.，2007；王移等，2010）。26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林種植年限長，林地生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，速效磷、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮及含水量等土壤肥力顯著高于1 a桉樹林和7 a桉樹林，其地表節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體數(shù)、類群數(shù)、豐富度及多樣性指數(shù)顯著高于尾礦生態(tài)恢復(fù)區(qū)的1 a和7 a桉樹林。

4 結(jié)論

綜合研究結(jié)果表明，隨著尾礦廢棄地植被生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的推進(jìn)，地表節(jié)肢動(dòng)物的物種數(shù)、個(gè)體數(shù)、豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)顯著增加。尾礦外圍的26 a桉樹林和對(duì)照桉樹林植被生境、土壤環(huán)境質(zhì)量較好，地表節(jié)肢動(dòng)物的物種數(shù)、個(gè)體數(shù)、豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)顯著高于7 a桉樹林與1 a桉樹林。鎢尾礦廢棄地植被生態(tài)恢復(fù)對(duì)土壤理化因子的演替具有重要作用。生態(tài)恢復(fù)年限越長，對(duì)土壤環(huán)境改良越有利，越容易促進(jìn)食物網(wǎng)的形成，進(jìn)而促使更多種類的地表節(jié)肢動(dòng)物持續(xù)遷入，提高地表節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性，最終促進(jìn)尾礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)。