乌鲁木齐市水磨沟公园土壤动物群落多样性研究|乌鲁木齐市水磨沟公园

　　余曙光　余　亮　艾尼瓦尔・吐米尔 　　摘要：为了研究水磨沟公园土壤动物群落结构，于2006年4月15日至9月21日在水磨沟公园不同高度选择3个取样区，每个取样区设立两个不同的取样点，采集了0～5、5～10、10～15cm3个不同层次的大中型土壤动物・共获得土壤动物1153个，分别属于3门8纲18目，其中鞘翅目、中腹足目、小引类为优势类群，占全捕量的61％，蜘蛛目、伪蝎目、半翅目为稀有类群，仅占总捕获量的2.34％，其余为常见类群，分析表明，在不同高度土壤动物群落物种组成和多样性之间有明显的区别；山顶土壤动物个体数量和群落物种多样性指数明显的高于山地土壤动物个体数量和群落物种多样性指数，同时随着土壤深度的增加土壤动物物种数量逐步减少，表现出明显的垂直分布特征。
　　关键词：土壤动物；物种多样性；乌鲁木齐；水磨沟公园
　　中图分类号：Q958.1；S154.1
　　文献标识码：A
　　文章编号：1007-7847(2007)02-0116-07
　　
　　土壤动物是陆地生态系统中重要的生物组成成分之一，其数量大、种类多，与土壤微生物和植物根系等构成了地下生物群落，其活动对土壤的物质循环和能量转化有着重要的作用，土壤动物在土壤生态系中的各种生物类群或群落组成的差异，能够反映环境的细微变化，如土壤的温度、湿度、团粒结构、透气性、隙数量和含水量等物理性变化，以及pH值、碳、氮、钠、钙和锰等含量。
　　土壤动物作为土壤生态系统中的分解者，在土壤生态系统中起着很重要的作用，它们同环境因子间存在相对稳定、密不可分的关系，土壤中的一些化学物质(如重金属、农药、除草剂等)的积累与残留对土壤动物的生活影响很大，可以说使土壤动物的正常代谢受到抑制，阻碍甚至停止而死亡，土壤动物作为标志土壤质量的敏感指标，反映了土壤环境的污染状况，通过研究土壤动物群落生态学特征与土壤污染之间的关系，可为土壤污染监测土壤质量评价和治理提供重要的生物指标。
　　近年来国内外学者已从生理学、生态学、分子生物学等方面研究了土壤动物与土壤生境的密切关系，内容涉及土壤动物与微生物相互作用对土壤理化性质的作用，生境状况、环境压力、食物资源等对土壤动物耐受力的影响，土壤动物作为指示生物在土壤质量评价体系中的重要作用等，使土壤动物的研究提升到了新的高度，随着城市化速度的加快、人口数量的增长、环境污染的加重，城市环境污染，特别是城市土壤污染问题日益引起研究者的重视，同时城市土壤动物群落的研究的日趋深入，土壤动物在生态系统中的作用也愈显重要。
　　国内有关城市土壤动物群落方面已有不少的报道，但有关乌鲁木齐市土壤动物群落结构的研究尚未见报道，我们为了查明水磨沟公园土壤动物群落物种组成及土壤动物数量的月间变化，在乌鲁木齐水磨沟公园选择3个不同高度的样地对土壤动物群落进行了初步的调查，目的在于查明公园土壤动物的种类、数量、生态分布及多样性等，这对于全面认识公园人工生态系统的生物多样性、维持其生态平衡、评价公园土壤质量、保护和管理等方面具有一定的实用价值，同时也能为进一步开展新疆城市土壤动物学方面的研究提供基础资料。
　　
　　1水磨沟公园自然环境状况
　　
　　水磨沟公园位于东天山博格达峰西北部的山前黄土丘地带，乌鲁木齐市东北部，它位于天山区，与沙衣巴克区、新市区和东天山区之间，距市3.5km，南北长约19km，东西长13km，总面积121.7km2，地形以丘陵沟谷壤嵌为主，东经87°39′26″，北纬43°49′35″，海拔1278m，最热的7、8月平均气温为25.7℃，最冷的是1月份，平均气温-为五-15.2℃。
　　
　　2研究方法
　　
　　2.1取样点的选择和取样方法
　　根据水磨沟公园地形特点及人群居住稀薄情况采用定位取样的研究方法，共设立了3个取样区，A区(游客量较少的区域：山顶)，B区(游客量适中区域：山腰)，C区(游客量较多的区域：山底)，每一个取样区又设立了两个具有代表性的取样点A(A1，A2)，B(B1，B2)，C(C1，C2)，每一个土样点采用方框法取样(取样面积为50cm×50cm)，分3个土层：1(0～5 cm)，2(5～10 cm)，3(10～15cm)共取18个样品，将所取得土样装进贴有标签的塑料袋里带回试验室，用手拣法获取大型土壤动物(肉眼可见)并放入装有70％酒精的广口瓶内杀死并固定，然后在解剖显微镜下进行分类鉴定和统计分析，采用Tullergen(干漏斗法)对中小型土壤动物进行分离。
　　
　　2.2环境参数的测定方法
　　新鲜土壤水分的测定：将盛有新鲜土壤的铝盒在分析天平称重，揭开盒盖，放在盒底下，置于已预热至110℃的恒温箱中，烘烤12h，取出，盖好，在干燥器中冷却至室温，立即称重，根据以下公式计算土壤湿度：含水率=(湿土样质量一干土样质量)／湿土样质量×100％。
　　用台湾MAGELLAN公司生产的GPS315测定海拔高度，地理位置，深圳明晟电子有限公司生产的MSH携带式数字温度计测定土壤温度；用广州兰泰仪器有限公司产的LX-9626型照度计测量光照强度，个样点的环境参数见表1。
　　
　　2.3土壤动物群落多样性分析计算公式：
　　Shannon-Weiner多样性指数(王宗英等，1991)：
　　其中pi=ni/N,p为第i类土壤动物的个体数占群落总个体数的比例；s为类群数。
　　Pielou均匀度指数(王宗英等，1991)：
　　J＝H′/lnS　　(2)
　　4结论
　　
　　土壤动物是城市生态系统的重要组成部分，可以为评价城市生态系统健康及监测环境质量的变化提供生物学指标，但新疆目前在城市生态系统土壤动物群落生态学方面尚未见系统的研究报道，我们从2006年4月至9月在乌鲁木齐市水磨沟公园对土壤动物进行了调查，共获得土壤动物1153个，计有46类，分别属于3门8纲18目，其中个体数量最多的是蚯蚓类和鞘翅目昆虫，为优势类群，公园土壤动物群落中昆虫纲、寡毛纲、腹足纲的数量比较多，可以说是优势类群它们占土壤动物总数的85.51％；弹尾纲、甲壳纲、综合纲、唇足纲的土壤动物数目为中等，属于常见类，占土壤动物总数的12.90％；蛛型纲的数目最少，属于罕见类，占土壤动物总数的1.56％。
　　本研究发现在乌鲁木齐市水磨沟公园大型土壤动物对土地利用方式具有响应作用，在强干扰无植被条件下，大型土壤动物类群数和个体数均 比其他条件下的少；在有植被的情况下，单一人工控制的草皮绿地中大型土壤动物的类群数和个体数也较少，而在林地和草地林地过渡地的土壤动物类群数和个体数均有增加，其原因可能是林地的土壤有机质含量、含水量比其他土壤优越，且林地中还有腐败的树叶等可以作为大型土壤动物的食物，另外土壤动物的分布在不同深度的土壤中具有明显的差异，不同类群的丰富度随土层加深而递减的程度不同，且同一类群在不同的土地利用方式下随土层加深而递减的程度也不同，膜翅目在5～10cm土壤层的个体数最高，而其他优势类群和常见类群主要集中在0～5cm层，其中近孔寡毛目、鞘翅目、蜘蛛目表聚现象最明显，我们认为由于土壤各层内有机质和营养元素的量、理化特性和水热条件有差异，从而导致土壤动物在各层的差异。
　　笔者从这次调查中得到了以下结论：
　　1)土壤动物的类群和数目与地温明显相关，一艘情况是温度越高土壤动物类群和个体数目就越多，从我们的研究中可以看出，乌鲁木齐市水磨沟公园土壤动物类群及个体数量随着温度的上升有增加趋势，在7和8月份土壤动物的数量达到最高值，见图2。
　　2)地形对土壤动物的影响也很显著，就水磨沟公园而言，土壤动物的数目和类群是：山顶(A号样地)>半山腰(B号样地)>山底(C号样地)，显然说明，山顶(A号样地)各个环境条件(温度、湿度、pH、地理位置、紫外线长度、光照强度等)非常适合土壤动物的生存、山底C1号样地的土壤动物总数和群落物种多样性指数比山顶和山腰土壤动物群落多样性指数低，这就可以推断山底受人类的影响多，被污染程度高，因此土壤动物的种类少。
　　3)土壤层的深度对土壤动物的类群和数目也有很大的影响，本次调查结果表明：土壤的表面(O～5m)土壤动物的数目和类群很高，中层(5～10cm)依次，底层为最低(图1显示)。
　　4)从表5可以看出，水磨沟公园各生境均匀性指数差异不显著，因此可以推断水磨沟公园各生境土壤动物类群分布很均匀，大部分土壤动物是各个生境并存的。
　　5)比较水磨沟公园各生境的优势性指数可知山顶A号样地的优势性指数为最高，山腰B号样地为其次，山底C号样地为最低，又一次显示了各生境的条件与土壤动物的密切相关性。
　　从以上的数据统计我们初步了解到乌鲁木齐市水磨沟公园大中型土壤动物的总的群体分布情况，虽然所获得的土壤动物数目比较多，但是类群少(仅有18个类群)，这就很敏感地反映出水磨沟公园受到游人的影响比较严重，旅游业给水磨沟公园的环境造成一定的影响，为了能更好地开发利用水磨沟公园潜在的旅游资源，我们首先应在保护环境的基础上发展旅游业，这样才能保证水磨沟公园的可持续性发展目标，保护土壤生物多样性，对维护自然界生态系统和土壤生态系统的平衡、土壤肥力和植物营养的供应，以及对环境污染的净化等方面起着不可替代的作用，所以部门及市民对土壤生物多样性的保护和研究应予以足够的重视。