螨類是土壤動物中分布最廣、密度最大的優勢類群之一,是土壤生態系統的重要組成部分,對土壤物質循環和能量流動起到很大作用,有些螨類因對植物有害而引起了相關學者的研究。螨類群落組成對土壤環境變化反應靈敏,是土壤環境質量監控的理想指示生物,其群落生態特征是退化生態系統恢復研究的重要內容,同時其研究結果也可作為新的土壤評價指標和方法。國外土壤動物的研究已有 170 多年的歷史,而國內只有 30 多年的研究。到目前為止,我國從熱帶、亞熱帶到溫帶,從森林、草地、沙漠到濕地、農田到城市等諸多生態系統都開展了較為詳細的研究,但關于西部干旱區不同生境土壤動物群落分布規律的研究報道還很少。
喀納斯國家級自然保護區是我國唯一的古北界歐洲 - 西伯利亞動植物區系分布區,保存著完整的垂直自然景觀帶,是新疆針葉林樹種和野生動物種類最多、人類活動影響最少、原始自然景觀保存最為完整的地區,因此具有很高的科學考察、旅游觀光、文化研究等價值。
迄今為止,針對該保護區的研究主要涉及到植物、獸類、鳥類、兩棲類、魚類、昆蟲等方面,但有關土壤螨類的研究報道一直欠缺。因此,研究該保護區土壤螨類生態分布特征是很有必要的。通過開展喀納斯自然保護區不同生境土壤螨類的基礎研究,初步了解該保護區土壤螨類的分布特征及其與土壤環境的關系,可加強西部干旱區生態系統土壤動物研究工作的薄弱環節,為進一步深入研究螨類在西部干旱區陸地生態系統中的作用打下基礎。研究結果不僅可以提供我國唯一的南西伯利亞系土壤動物群落特征方面的基礎資料,還能為該保護區生態系統的健康評價及科學管理提供理論依據。
1 材料與方法
1. 1 研究區自然概況和樣地選擇
研究區域位于喀納斯國家級自然保護區內,研究樣地分別設在針葉林、針闊混交林、闊葉林、林間草地、灌木林、山地草甸及沼澤地七種不同生境,研究區域自然概況及其生境特點詳情見吾瑪爾·阿布力孜等\\( 2014\\)。
1. 2 采樣方法與標本處理
詳情見吾瑪爾·阿布力孜等\\( 2014\\)。分類檢索參照尹文英等《中國土壤動物檢索圖鑒》、青木淳一《日本土壤動物檢索圖鑒》、江原昭三《日本蜱螨類檢索圖鑒》、J Balogh and P Balogh《The Oribatid Mites genera of the World 》及 Krantz 等《A manualof Acarology,3ed. 》等進行,一般鑒定到屬級分類單元。
1. 3 主要環境因子的測定
分析比較不同生境土壤螨類群落特征的同時,測定了土壤溫濕度、容重、pH 值、有機質、全氮、全磷、全鉀和總鹽量。土壤溫度和酸堿分別用地溫計和土壤酸度計測定; 含水量采用烘干法\\( GB 7172 -1987\\) 、有機質含量用重鉻酸鉀 - 硫酸溶液氧化法\\( GB 9834 - 1988\\) 、全鉀含量用 \\( GB 9836 - 1988\\) 法、全磷含量\\( GB 9837 -1988\\) 法、全氮含量用\\( GB 7173 - 1987\\) 法、總鹽量采用水溶性鹽總量\\( 質量法\\) 測定\\( NY/T1121. 16 - 2006 \\) 。
1. 4 數據分析與處理
以不同生境采樣點為單位,對其土壤螨類群落結構特征進行了比較分析。所有數據的統計分析用SPSS17. 0 統計分析軟件進行處理,并在 Excel 2003 中作圖。采用單因素方差分析\\( One - way ANOVA\\) 和最小顯著差異法\\( LSD\\) 比較不同數據組間的差異。
2 結果與分析
2. 1 不同生境土壤螨類群落的分布與數量變化
7 種不同生境的采樣調查共捕獲土壤螨類 7268 只,隸屬于蛛形綱蜱螨亞綱 3 亞目 51 科 58 屬。其中甲螨亞目 6798 只,38 科,44 屬,占總數量的 93. 5%。中氣門亞目 460 只,9 科 11 屬,占總數量的 6. 33%。
前氣門亞目 10 只,3 科 3 屬,占總數量的 0. 14%。整個研究區域來說,奧甲螨屬 Oppia、蓋頭甲螨屬 Tecto-cepheus、釘棱甲螨屬 Passalozetes、菌甲螨屬 Scheloribates 4 屬為優勢類群,分別占總獲量為 18. 29% 、16. 8% 、14. 57% 和 10. 39% 。常見類群為阿斯甲螨屬、短甲螨屬、大翼甲螨屬、下盾甲螨屬、洼甲螨屬、合若甲螨屬、角甲螨屬、珠足甲螨屬、小奧甲螨屬等 12 屬,占總獲量的 29. 43%,優勢類群和常見類群占總個體數量的 89. 48%; 稀有類群為卷甲螨屬、角翼甲螨屬、菌板鰓甲螨屬、全羅甲螨屬、真前翼甲螨屬、奧斯甲螨屬、小縫甲螨屬等 42 屬,占總獲量的 10. 52%\\( 表 1\\) 。
2. 2 不同生境土壤螨類類群和個體數的變化
該自然保護區7 種不同生境土壤螨類個體數和類群數之間存在顯著差異\\( P <0.05\\) 。分析表明,不同生境土壤螨類個體數依次為闊葉林 >針葉林 > 林間草地 > 混交林 > 沼澤地 > 草甸草原 > 灌木林; 而類群數依次為闊葉林 > 草甸草原 > 沼澤地 > 針葉林 > 灌木林 > 混交林 > 林間草地。無論從個體數還是類群數來看,土壤螨類數量在闊葉林最高,而灌木林和林間草地最低,這主要由于闊葉林生境有較厚的腐殖質層等食物源有關,而林間草地和灌木林生境的腐殖質層較薄,而且人為干擾較大\\( 表1\\) 。
2. 3 不同生境土壤螨類群落的時空分布從垂直分布來看,土壤螨類主要
集中分布于表層土壤,即 0 ~ 5cm 最多\\( 3777 只,51. 96%\\) ,其次為 5 ~10cm\\( 2256 只,31. 04% \\) ,而在 10 ~15cm 土層中最少\\( 1235 只,17% \\) ,這主要與表層土壤溫度、濕度、容重以及有機物含量等環境因素有關\\( 圖 1\\) 。
從季節變化來看,喀納斯國家自然保護區不同生境土壤螨類個體數在夏季最多\\( 4348 只,59. 82%\\) ,而秋季較少\\( 2920 只,40. 18%\\) ,這主要是該自然保護區夏季的氣候和土壤溫濕度都比較適合于大多數螨類生存繁衍有關\\( 圖 2\\) 。
2. 4 不同生境土壤螨類群落與環境要素的關系
為了進一步了解土壤螨類群落結構與環境因素之間的相關性,對該自然保護區不同生境下主要土壤環境因素\\( 溫度、濕度、容重、pH、有機物、全氮、全磷、全鉀及總鹽量\\) 進行了測定,并對不同生境環境要素之間進行了相關分析\\( 表 2\\) ?!颈?】
由表 2 可知,除了個別生境的全鉀、全磷、總鹽量以外,其余環境因素在不同生境間均有顯著差異,而個別生境已達到極顯著差異??偟膩碚f,針葉林、混交林、闊葉林、灌木林生境的環境條件比林間草地、草甸草原、沼澤地較為優越。土壤作為螨類賴以生存的環境,螨類的生長活動與土壤理化性質密切相關。相關分析表明,環境因子的季節變化對土壤螨類季節分布影響較小,但個別因素對土壤螨類特有類群和稀有類群數量的影響較大。由于土壤螨類移動能力較弱,秋季的溫度和降雨量對土壤螨類群落結構可能產生更深刻的影響。
3 討論
3. 1 不同生境土壤螨類群落組成
土壤動物群落的組成和結構特征在很大程度上受區域氣候和小環境的影響。通過對該自然保護區土壤螨類群落組成和結構分析表明,甲螨亞目的個體數和類群數占絕對優勢,占總數量的 93. 5%。
甲螨中奧甲螨屬、蓋頭甲螨屬、釘棱甲螨屬、菌甲螨屬為該保護區的優勢類群,該結果與國內外其他研究結果有較大的差異。土壤螨類個體數在落葉林和混交林最多,而草原草甸最少,該結果與國內其他保護區土壤螨類群落結構基本一致,但也存在一定的差異。陳鵬等\\( 1988\\) 對長春凈月潭地區土壤螨類的調查研究發現跗線螨屬和尖棱甲螨屬為優勢類群,土壤螨類個體數在雜木林和落葉松林最多,而草甸最少。王宗英等\\( 1996\\) 對九華山土壤螨類研究發現木單翼甲螨屬和菌甲螨屬為優勢類群,個體數在混交林最多。
Maribie 等\\( 2011\\) 對不同土地利用類型下土壤螨類群落研究發現奧甲螨屬和菌甲螨屬為優勢類群,并種類在針葉林最高。該自然保護區落葉林和混交林生境的表層土壤、凋落物層和腐殖質層較厚,而草甸草原和沼澤地生境的凋落物層和腐殖質層較薄,并濕度大有很大的關系。因為,濕度是影響土壤甲螨密度和群落結構最重要的原因。在此次調查中所有蓋甲螨屬的甲螨均為覆蓋頭甲螨\\( Tectocepheus velatus\\) ,這是一種抗逆性強,分布廣的種,在包括受到人類活動干擾性強的很多地區都是優勢種群。
3. 2 不同生境土壤螨類群落的時空分布
隨著海拔高度增加,生境條件發生垂直變化,因此不同生境螨類群落結構出現了明顯分化。該自然保護區 7 種生境土壤螨類的垂直分布來看,螨類主要集中分布于表層土壤,即 0 ~ 5cm 最多,其次為 5 ~10cm,而在 10 ~ 15cm 土層中最少,表現出明顯的表聚性特征。該結果與國內外相關研究結果相一致。因為落葉林和混交林生境表層土壤的有機質含量較高,腐殖質層松軟深厚,容重和溫濕度較為適合于大多數螨類的生存。各樣地土壤螨類群落的結構和個體數量與其生境條件密切相關。一般來說,隨著海拔的上升氣溫的下降植被結構發生變化,土壤甲螨的種類是逐漸減少的。文中不同生境土壤螨類個體數和類群數在 3 層之間均存在極顯著差異,無論個體數量還是類群數,上層顯著高于中層和下層土壤,而后兩者之間也存在極顯著性差異,這一結果與國內外其他學者的研究結果一致。文中研究結果表明,土壤表層\\( 0 ~5cm\\) 最適合土壤螨類的生存,無論是有機物還是土壤的含水量都有利于大多數土壤螨類的生存和生殖,這與前人的研究結果基本一致。
3. 3 不同生境土壤螨類群落組成及其與環境因素的相關性
該保護區 7 種不同生境下各環境因子對螨類群落結構和個體數量的影響都不同。其中針葉林、混交林、闊葉林等 3 種生境螨類組成和個體數與有機質含量和全氮含量呈極顯著正相關\\( P < 0. 01\\) ,與土壤pH、溫度卻關系不大。土壤螨類個體數與土壤含水率、容重和 pH 值呈負相關關系,這與螨類適宜在干燥疏松、弱堿性的環境中生存的特點有關; 而與有機質、全氮和全磷含量呈正相關關系,因為有機質是土壤中螨類最重要的食物資源,N 和 P 是螨類的重要營養元素。土壤全 N 含量和有機質含量對螨類的影響最為顯著,其中全氮含量與混交林、闊葉林和灌木林螨類個體數之間均有正相關性,有機質含量與針葉林、混交林、闊葉林和灌木林螨類個體數有顯著正相關性。除了溫度以外,其他所有的土壤因素對沼澤地螨類個體數的影響均不顯著,主要原因是過多的土壤含水量導致螨類的種類和數量的減少,從而覆蓋了其他理化性質的影響。該結果能夠說明,該保護區不同生境之間在植被類型、土壤環境條件及人類干擾程度等方面均存在差異。研究表明,土壤螨類生態分布的差異與土壤理化性質差異有密切的關系,二者結合起來能較好的反映出不同生境類型之間的差異,這也反映了螨類對不同生境土壤環境的響應。所以將螨類作為生物指標并結合土壤理化指標引入土地利用評價中,在生態環境質量的生物評價中具有重要的意義。
4 結論
\\( 1\\) 夏秋兩季在喀納斯自然保護區 7 種不同生境共獲得土壤螨類 7268 只,隸屬于蜱螨亞綱 3 亞目 51科 58 屬,其中奧甲螨屬、蓋頭甲螨屬、釘棱甲螨屬、菌甲螨屬為優勢類群,占總數的 60. 05%。
\\( 2\\) 時空分布分析表明,土壤螨類個體數和類群數在不同生境、土層以及季節間均存在顯著差異\\( P <0. 05\\) ,個體數在落葉林最高,而草甸草原最低; 土壤螨類個體數和類群數均隨土壤深度的增加而遞減,表現出明顯的表聚性; 不同季節個體數和類群數在夏季多,而秋季少。
\\( 3\\) 土壤螨類個體數與有機質和全氮含量呈正相關,與土壤含水率、容重和 pH 值呈負相關關系。該自然保護區不同生境植被類型、土壤環境和人為干擾程度是影響土壤螨類群落結構及其動態變化的主要因素。
參考文獻
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