石漠化地区玫瑰园土壤螨类群落结构及其与环境因子的相关性

　　提 要: 为了解石漠化地区玫瑰种植下土壤螨类群落结构及生态环境状况，2019 年 7 月、10 月和 2020 年 1 月对该区原生林和玫瑰林的土壤螨类进行了调查。结果显示: 在该区共捕获土壤螨类 4545 只，隶属于 3 目 56 科 88 属，优势类群为胭螨属( Rhodacarus) 。原生林拥有较高的类群科数和属数，玫瑰林拥有较高的个体数 量和个体密度。在多样性指数、丰富度指数和均匀性指数上原生林 > 玫瑰林，优势度指数上玫瑰林 > 原生林。 螨类属数、多样性指数分别与土壤含水量和 pH 值具有显著相关性( P < 0. 05) ，丰富度指数分别与土壤含水量 和 pH 值具有极显著相关性( P < 0. 01) 。可见，该区土壤螨类较为丰富，玫瑰种植早期土壤螨类群落的恢复表 现为个体数量和多样性增加，石漠化生态环境仍处于初期恢复阶段。土壤含水量和 pH 值对土壤螨类有显著 影响，土壤螨类与环境因子的关系具有复杂性，其内在关系还有待深入研究。

　　关键词: 石漠化; 玫瑰林; 土壤螨类; 群落结构; 环境因子

　　土壤螨类是土壤生态系统中种类和数量最丰富的中小型动物类群之一[1]，具有极敏感性、耐性高、分 布广和食性杂等特点[2 - 3]，在土壤物质循环、能量流动以及指示生态环境变化等方面发挥重要作用[2 - 5]。 不同植被类型下生物量和人为活动等因素的影响，使土壤环境因子含量存在差异，从而影响土壤螨类群落 结构[6 - 8]，其中土壤含水量、容重、有机质、pH、全氮和全磷含量等是影响土壤螨类群落的主要因素[5，9 - 10]。 生态系统的变化会改变土壤螨类群落结构[11 - 12]，如石漠化地区生态系统退化导致土壤结构、功能破 坏，进而会减少土壤螨类数量和多样性[13]，石漠化生态环境恢复能够增加土壤螨类物种数和个体数 量[14]。因此，螨类群落生态特征常作为退化生态系统恢复研究的重要内容[6，15]。目前，石漠化生态环境 修复下土壤螨类的研究主要以核桃、花椒、刺梨和金银花等为主[5，13，16]，而对石漠化地区玫瑰种植下的土 壤螨类群落结构及与环境因子的关系研究较少。本研究以贵州省毕节市撒拉溪镇龙场村潜在 - 轻度石漠 化区玫瑰园为研究区，对玫瑰种植下的土壤螨类进行调查，以原生林作为对照，以反映玫瑰种植下的土壤 螨类群落结构和生态环境状况，为该区石漠化生态环境恢复提供参考。 1 材料与研究方法 1. 1 研究区概况 研究区龙场村( 27°09'25. 16″ ～ 27°11'29. 04″N，105°05'43. 79″ ～ 105°07'46. 84″E) 位于贵州省七星关 区撒拉溪镇，总面积 5. 2km2 ，地势东高西低，平均海拔 1775m，年平均气温 13. 7 ～ 15. 1℃，年降水量 890mm，属于亚热带季风性湿润气候区。该区是国家“十三五”石漠化综合治理与混农林业复合经营课题 示范小区，自 2014 年引进玫瑰进行种植，玫瑰种植是该区特色生态产业之一，推动了当地的经济发展。同 时，研究区石漠化类型主要为潜在 - 轻度石漠化，玫瑰作为该地石漠化治理措施之一，对石漠化治理和生 态环境恢复具有重要的指导意义。该区原生林植被主要有: 1) 乔木层: 响叶杨( Populus adenopoda) 、马尾 松( Pinus massoniana) 、亮叶桦( Betula luminifera) 、盐肤木( Rhus chinensis) 等; 2) 灌木层: 马桑( Coriaria nepalensis) 、栒子( Cotoneaster horizontalis) 、白叶莓( Rubus innominatus) 和华桑( Morus cathayana) 等; 3) 草本 层: 十字薹草( Carex cruciata) 、五节芒( Miscanthus floridulus) 、大叶茜草( Rubia schumanniana) 和金丝桃 ( Hypericum monogynum) 等。 1. 2 研究方法 在原生林( P) 和玫瑰林( R) 分别选择 3 个样地，每个样地设置六个样点，每个样点设置上( 0 - 5m) 、下 ( 5 - 10m) 两层。2019 年 7 月、10 月和 2020 年 1 月采用 500cm3 土壤环刀对各样点进行取样，标记为夏、 秋和冬季，采集供螨类分析的土壤样品 216 份，玫瑰林夏季螨类数据参考文献[17]。同期夏季，于各样点附 近用铁铲按上述土层采集 15cm × 15cm 供化学分析的土壤，将同一样地上下两层的土壤于塑料薄膜上混 匀，取混匀的土壤约 1kg，共采集 6 个样品; 采用 100cm3 环刀于每个样地的 1 个样点按上述土层采集供物 理分析的土壤，共采集土样 12 个。所有样品用棉布袋编号并封装后带回室内处理，土壤螨类样品处理参 考文献[17]，螨类种类鉴定主要参考文献[18 - 21]。 1. 3 主要环境因子的测定 主要选取土壤含水量、容重、孔隙度、pH 值、有机质、全氮、全磷和全钾指标，测定方法参考《森林土壤 分析方法》[22]。 1. 4 数据分析与处理 从螨类群落组成和数量分布、群落多样性、及其与环境因子的相关性方面进行分析。对于群落差异， 采用独立样本 T 检验分析，显著性水平取 P < 0. 05。螨类参数与环境因子的关系采用多变量相关分析，显 著性水平取 P < 0. 05。所有数据的整理在 Microsoft Excel 2019 软件中进行，数据分析在 SPSS 22. 0 中进行，制图在 Origin 2018 中进行。 2 结果与分析 2. 1 土壤螨类群落组成与数量分布 2. 1. 1 群落组成 该区共捕获土壤螨类 4545 只，隶属于 3 目 56 科 88 属，其中中气门目( Mesostigmata) 18 科 27 属 2426 只、绒螨目( Trombidiformes) 3 科 4 属 41 只、疥螨目( Sarcoptiformes) 35 科 57 属 2 078 只。胭螨属( Rhodacarus) 为该区优势类群，占总个体数量的29. 64% 。内特螨属( Nenteria) 、派伦螨属( Parholaspulus) 、菌甲螨属 ( Scheloribates) 、盖头甲螨属( Tectocepheus) 等 15 属为该区常见类群，占总个体数量的 52. 63% 。厚厉螨属 ( Pachylaelaps) 、微绒螨属( Microtrombidium) 、缝甲螨属( Hypochthonius) 、懒甲螨属( Nothrus) 等 72 属为稀有 类群，占总个体数量的 17. 73% 。 在原生林共捕获土壤螨类 2040 只，隶属于 49 科 72 属。玫瑰林共捕获 2505 只，隶属于 40 科 61 属。 原生林以胭螨属和菌甲螨属为优势类群，常见类群 20 属，稀有类群 50 属。玫瑰林以胭螨属、内特螨属和 盖头甲螨属为优势类群，常见类群 11 属，稀有类群 47 属。研究区土壤螨类组成( 表 1) 。 2. 1. 2 类群属数、个体数量和个体密度的时空分布 原生林螨类个体数量土壤上层( 1475 只，72. 30% ) > 土壤下层( 565 只，27. 70% ) ，玫瑰林螨类个体数 量土壤上层( 1723 只，68. 78% ) > 土壤下层( 782 只，31. 22% ) 。由图 1 知，原生林和玫瑰林土壤上、下两 层螨类在类群属数、个体数量和个体密度上均有显著差异( P < 0. 05) 。从图 2 知，原生林的类群属数的季 节排序为夏季 > 冬季 > 秋季、个体数量和个体密度均表现为冬季 > 夏季 > 秋季，在类群属数、个体数量和 个体密度上原生林的季节差异均不显著( P > 0. 05) ; 玫瑰林的类群属数、个体数量和个体密度季节变化表 现均为冬季 > 秋季 > 夏季，在类群属数上玫瑰林的季节差异不显著( P > 0. 05) ，在个体数量和个体密度上 玫瑰林夏季与冬季差异显著( P < 0. 05) 。夏季，原生林与玫瑰林在类群属数上差异显著( P < 0. 05) ，其余季节原生林与玫瑰林在类群属数、个体数量和个体密度上差异均不显著( P > 0. 05) 。

　　2. 2 土壤螨类群落多样性 引入 Shannon - Wiener 多样性指数、Simpson 优势度指数、Margalef 丰富度指数和 Pielou 均匀性指数分 析土壤螨类群落多样性[24 - 26]。 由图 3 可知。原生林的多样性指数和均匀性指数的季节变化均表现为夏季 > 秋季 > 冬季，优势度指 数秋季 > 冬季 > 夏季，丰富度指数为夏季 > 冬季 > 秋季; 玫瑰林的多样性指数、丰富度指数和均匀性指数秋季 > 冬季 > 夏季，优势度指数夏季 > 冬季 > 秋季; 原生林和玫瑰林 4 个指数的季节差异均不显著( P > 0. 05) 。夏季原生林与玫瑰林在多样性指数、丰富度指数上差异显著( P < 0. 05) ，秋季原生林与玫瑰林在 丰富度指数上差异显著( P < 0. 05) ，各季节原生林与玫瑰林在优势度指数、均匀性指数上差异均不显著( P > 0. 05) 。 2. 3 土壤螨类群落与环境因子的关系 从表 2 知，除全磷和全钾含量原生林低于玫瑰林外，其他因子原生林均高于玫瑰林。由表 3 可知，螨 类属数、多样性指数分别与土壤含水量和 pH 值呈显著相关关系( P < 0. 05) ，丰富度指数分别与土壤含水 量和 pH 值呈极显著相关关系( P < 0. 01) 。螨类各参数与土壤容重、孔隙度、有机质、全氮、全磷和全钾含 量不存在相关关系( P > 0. 05) 。

　　3 讨论 3. 1 螨类群落组成和结构及多样性对生态环境的指示作用 该区共捕获土壤螨类 56 科 88 属 4545 只，优势类群为胭螨属，原生林与玫瑰林的土壤螨类群落组成 和结构存在差异。土壤螨类群落的差异与生态环境状况、植被类型、植被年龄等因素相关[15，27]。原生林植被年龄较长、人为扰动较小，有利于有机物的积累，因此原生林螨类物种数量较丰富，而玫瑰种植年限不 长，因人为管理和施肥等因素的影响，土壤环境适合某种螨类生存和繁衍，如内特螨属和盖头甲螨属，因而 较短恢复期玫瑰林的螨类个体数量和个体密度增加。研究表明该区土壤螨类资源丰富，玫瑰种植在一定 程度上提高了螨类的个体数量和个体密度。这与其 他学者的研究结果[5，16，28 - 30]相似，如茶园 30 年树龄 的土壤动物的组成和数量相较于 20 年和 15 年树龄 的丰富[28] ; 退化红壤区不同植被修复下土壤螨类群 落构成存在差异，螨类物种数、个体数量和个体密度 呈不同程度增加[29] ; 喀斯特原生植被 - 栓皮栎林以 多奥甲螨属( Multioppia) 为优势属，螨类科数、属数 和个体数量都较丰富[30] ; 强度石漠化区较长修复期 的花椒林和花椒 + 金银花林拥有较为丰富的螨类科 数和属数，较短恢复期的金银花林螨类个体数量和 个体密度较高[16] ; 与中度石漠化环境相比，中度石 漠化刺梨 - 核桃修复初期的螨类类群属数和个体数 量较丰富，群落多样性有所增加[5]。

　　3. 2 土壤螨类与环境因子的关系具有复杂性，其内在联系有待深入研究 土壤螨类群落结构不仅受植被的影响，还与土壤环境因子密切相关，土壤质地、酸碱度、水分和养分等 对土壤螨类有显著影响[9 - 10，35]。本研究中土壤螨类属数、多样性指数分别与土壤含水量、pH 值呈显著相 关，丰富度指数分别与土壤含水量、pH 值呈极显著相关，这与其他学者的研究结果[35 - 36]基本相似。究其 原因，可能是因原生林土壤环境较为稳定，而玫瑰林受耕作、施肥等因素影响，改变了土壤湿度和酸碱度， 因此土壤湿度和酸碱度的变化对螨类群落结构的影响较大。有研究显示，土壤螨类与有机质、全氮、全钾 含量有显著的相关性[5，35 - 36]，与土壤 pH 值不存在相关关系[5]，而在本研究中螨类各参数与有机质含量、 全氮、全钾含量等均不存在相关性，表明土壤螨类与环境因子的关系具有复杂性，其关系还有待进一步研究。

　　农业论文投稿刊物：应用生态学报(月刊)创刊于1990年，是中国科学院主管、中国生态学学会和中国科学院沈阳应用生态研究所联合主办的综合性学术期刊，创刊于1990年，由科学出版社出版。

　　4 结论

　　( 1) 研究区共捕获土壤螨类 4 545 只，隶属于 3 目 56 科 88 属，胭螨属为该区优势类群。原生林拥有 较高的类群科数和属数，玫瑰林拥有较高的个体数量和个体密度。该区土壤螨类群落多样性较高，除优势 度指数原生林 < 玫瑰林外，多样性指数、丰富度指数和均匀性指数原生林 > 玫瑰林。

　　( 2) 螨类属数、多样性指数分别与土壤含水量、pH 值具有显著相关性( P < 0. 05) ，丰富度指数分别与 土壤含水量、pH 值具有极显著相关性( P < 0. 01) ，螨类各参数与土壤容重、孔隙度、有机质、全氮、全磷和 全钾含量不存在相关关系( P > 0. 05) 。 可见，该区土壤螨类较为丰富，玫瑰种植早期土壤螨类群落的恢复表现为个体数量和多样性增加，石 漠化生态环境仍处于初期恢复阶段。土壤含水量和 pH 值对土壤螨类有显著影响，而其他环境因子影响 较小。土壤螨类与环境因子间的关系具有复杂性，其内在联系还有待深入研究。

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　　作者：杨乙未1，2，3，4 ，肖华1，2，3，4 ，陈浒1，2，3，4 ，肖聶佳1，2，3，4 ， 黄菊1，2，3，4 ，魏强1，2，3，4 ，王钰玺1，2，3，4