摘要[目的]研究乌鲁木齐南部山区不同土地利用类型下土壤螨类群落结构特征及季节动态变化规律,为开展人类活动对市郊旅游胜地土壤环境质量影响的生物学评价提供科学依据。[方法]采用常规野外采样方法和改良的Tullgren分离法对该山区针叶林、山地草原、阔叶林、山地灌木林、山地耕地及居民点6种不同生境土壤螨类群落结构特征、季节动态及其与环境要素的关系进行分析。[结果]共获得土壤螨类7 135只,隶属蜱螨亚纲的4亚目57科87属,其中甲螨亚目5 785只54属38科,占总采集量的81.08%;中气门亚目1 077只19属14科,占总采集量的15.09%;前气门亚目270只4属4科,占总采集量的3.78%;无气门亚目3只1属1科,占总采集量的0.04%。其中,小奥甲螨属为优势类群,占总捕获量螨类的10.06%,盖头甲螨属和真前翼甲螨属为亚优势属,占总捕获量的12.27%。礼服甲螨属、滑缝甲螨属、珠足甲螨属、洼甲螨属和懒甲螨属等35属为常见类群,占总捕获量的76.73%;优势类群和常见类群共占总数量的98.96%。广缝甲螨属、龙足甲螨属、卷甲螨属、沙足甲螨属和缰板鳃甲螨属等19属均为稀有类群,仅占总捕获量的0.94%。土壤螨类个体数和类群数组成在不同生境、不同土层以及不同季节间具有显著差异(P<0.05)。其中,个体数的水平分布依次为针叶林>山地灌木林>山地草原>山地耕地>阔叶林>居民地;垂直分布具有明显的表聚性,即表层>中层>下层。个体数量的季节变化依次为秋季>冬季>夏季>春季。[结论]该山区不同生境土壤螨类群落组成及时空分布动态之间均存在显著差异(P<0.05),这与植被类型、土壤环境因素及人为干扰程度等有关。
关键词乌鲁木齐;小渠子山区;土壤螨类; 群落结构;季节动态
中图分类号S154.5;Q958.11文献标识码A文章编号0517-6611(2014)24-08191-07
Community Structure of Soil Mites in Xiaoquzi Mountainous Area of Southern Urumqi
ABLIZ Omar et al (College of Life Sciences and Technology, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046)
Abstract[Objective] In order to provide scientific basis for the biological assessment of human activities on soil environmental quality in resort of suburb ecosystem, an investigation was conducted on the community structure of soil mites in Xiaoquzi mountainous area of southern Urumqi from Xinjiang. [Method] The investigation was conducted by used the conventional field sampling methods and modified Tullgren method to studies on the characteristics of the community structure and seasonal changes of soil mites in the coniferous forest, mountain grassland, deciduous forest, residential area, mountain shrub and mountain farmland in the mountainous area of southern Urumqi in April, July, September and November in 2011. [Result] A total of 7 135 individuals of soil mites were collected, belonging to 57 families 87 genera of Acari. Among them Oribatida 5 785 individuals, 38 families, 54 genera, and they accounted for 81.08% of the total collections, the Mesostigmata 1 077 individuals, 14 families, 19 genera, and they accounted for 15.09% total collections; Prostigmata 270 individuals, 4 families ,4 genera, and accounted for 3.78% of the total collections; Astigmata 3 individuals, 1 family, 1 genera, it only accounted for 0.04% of the totals. Among of them, Oppiella (10.06%) was the dominant group, Tectocepheus (5.35%) and Eupelops (6.92%) were subdominant genera. Such as Trhypochthonius, Liochthonius, Belba, Camisia, Nothrus, et al. 35 genera were belonged to common groups, and they accounted for 76.73%; the other 19 genera were the rare, and they only accounted for 0.94% total collections. There were significant differences of individuals and groups in different habitats, different soil layers and different seasons (P<0.05), the order of individuals for coniferous forest > mountain shrub > mountain grassland > mountain farmland > deciduous forest>residential areas. There were significant differences of soil mites. The vertical distribution of the individual densities and group numbers were mainly lived in the layer of 0-5 cm in the soil profile, 0-5 cm >5-10 cm >10-15 cm. The sequences of seasonal dynamics of individual numbers of the soil mites were autumn > winter > summer > spring. [Conclusion] The community structure and spatiotemporal distribution dynamics of soil mites at different habitats in the Xiaoquzi mountainous area of southern Urumqi were positive correlated to the vegetation type, the properties of soil environment and the degrees of human interferences.
Key words Urumqi; Xiaoquzi mountains; Soil mites; Community structure; Seasonal changes
螨类是土壤生态系统的重要功能组分,在土壤动物中分布最广、种群数量最大的优势类群之一,对土壤物质循环和能量流动起到很大作用[1-2],且土壤螨类群落组成和数量变化可以对土壤环境的改变做出响应,是土壤环境质量监控的理想指示生物[3-5],其群落生态特征是退化生态系统恢复研究的重要内容,同时其研究结果也可作为新的土壤评价指标和方法[6-8]。因此,土壤螨类群落结构特征成为评价土壤质量变化的敏感性指标之一。国外土壤动物的研究已有170多年的历史,而国内只有30多年的研究[9-11]。到目前为止,我国从热带、亚热带到温带,从森林、草地、沙漠到湿地、农田到城市等诸多生态系统都开展了较为详细的研究,但关于西部干旱区不同生境土壤动物群落分布规律的研究报道还很少[12]。
乌鲁木齐市南部山区的小渠子自然风景区地处中山与低山过渡带,气候、地貌和植被垂直带分带明显,具有山地荒漠带、山地草原带、针阔混交林带、针叶林带、亚高山草甸带以及高山草甸等多种植被带类型。近年来,由于过度放牧和旅游活动频繁,该山区生态环境已出现不同程度退化,原有的山地生态环境以及土壤质量状况发生了变化。迄今为止,针对小渠子山区自然风景区的研究主要涉及到植被、土壤、昆虫以及中小型土壤动物群落多样性等方面,但有关土壤螨类的研究尚未见报道[13-23]。因此,研究该自然风景区土壤螨类的生态分布特征是很有必要的。通过开展小渠子自然风景区不同生境土壤螨类的研究,可以了解乌鲁木齐南部山区土壤螨类的分布特征及其与土壤环境的关系,可以加强西部干旱区生态系统土壤动物研究工作的薄弱环节,为进一步深入研究螨类在西部干旱区陆地生态系统中的作用奠定基础。该研究不仅可为研究天山北麓中段土壤螨类群落特征方面提供基础资料,还可为该自然风景区生态系统的健康评价及科学管理提供理论依据。
1 材料与方法
1.1研究区概况 研究区位于天山北麓中段的乌鲁木齐市南部山区的小渠子自然风景区,距市区60 km,地处天山北麓,准噶尔盆地南缘,地理位置为43°25′21″~ 43°30′43″N,87°06′20″~ 87°36′11″E。小渠子山区地处中山与低山过渡带,平均海拔1 982 m,夏季多雨,冬有积雪,最冷月份为1月,年平均气温60~10.4 ℃,最热7月极端最高气温为23 ℃,平均气温为12.4 ℃,最冷1月极端最高气温为-21.5 ℃,无霜期177 d,平均降水量720.6 mm,年平均蒸发量1 008.3 mm,年均日照时数为2 084.9 h。该地区的气候地貌和植被垂直带分带明显,具有针叶林、灌木林、草原、河谷阔叶林以及山地耕地等多种景观和植被带类型并存[13]。根据研究区的生境分布和实际情况设计长达30 km的样带,并分别选择了针叶林、山地草地、山地灌木林、阔叶林、居民地及山地耕地等6种典型生境,用GPS定位系统测量各样地的海拔和经纬度,使用地温计测量每样地不同地层的温度,各生境具体情况见表1。
不同生境土壤螨类个体密度和环境因子的相关分析表明,土壤环境因子季节变化对土壤螨类季节分布的影响较小,但个别因素对土壤螨类各生境特有类群和稀有类群数量的影响较大。由于土壤螨类是对环境变化很敏感而移动能力弱的中小型动物,夏季的高温、降雨量、植被覆盖度和旅游活动对其群落结构以及垂直分布可能产生更深刻的影响,有待于进一步研究。
3 讨论与结论
3.1不同生境土壤螨类群落组成与数量分布 通过对乌鲁木齐南部山区6种不同生境的采样调查,研究区内共捕获土壤螨类7 135只,隶属4亚目57科87属,其中小奥甲螨属(Oppiella)为优势类群,在不同生境土壤螨类个体数及类群数以及不同季节之间均存在显著差异(P<0.05),这与在我国其他区域研究结果基本一致[1-11],但也存在一定的差异。陈鹏等[1]对长春净月潭地区土壤螨类的调查共采集到4亚目74科螨虫,其数量顺序为甲螨类> 革螨类> 辐螨类> 粉螨类,其中优势类群为Tarsonemus和Ceratozetes在不同季节以夏季为最多。吴东辉等不同土地利用生境土壤螨类群落调查中共采集到3亚目92属螨类,没有发现优势类群,而常见类群26属。吴东辉等对松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式下土壤螨类群落特征调查中发现围栏封育样地共采集到41属,其中吸螨属为优势类群,苜蓿样地采集到50属,其中下盾螨属优势类群,而过度放牧样地采集到35属,其中囊螨属为优势类群。王宗英等对九华山土壤螨类的生态分布研究中共采集到42科62属,其中Xylobates和Scheloribates为优势类群。郑经鸿等对新疆草地甲螨分布规律研究中采集到68种甲螨,其中点肋甲螨为优势类群。王丽真等对新疆奎屯草场甲螨类生态学研究中共采集到9科12属12种甲螨,其中菌甲属、点肋甲螨属、鳞顶甲螨属及合若甲螨属为优势类群。刘高峰等对梵净山土壤甲螨群落结构中Oppiella、Xylobates和Suctobelblla为优势类群。许士国等对鹤伴山国家森林公园土壤甲螨群落结构结果为木单翼甲螨和合若甲螨优势类群。阿布都如苏力。吐孙等对准噶尔盆地东南缘绿洲-荒漠交错带土壤螨类研究中采集到4亚目41科61属螨类,其中菌甲螨属(Scheloribates)和合若甲螨属(Zygoribatula)为该区的优势类群。
研究表明,植被结构通过改变微气候环境和土壤养分影响土壤螨类的种群密度,而植被的生境多样性也影响着土壤螨类群落的多样性[29-30]。土壤螨类群落组成结构及各类群的分布特点一方面与当地气候条件和土壤条件有关,另一方面也受地表植被组成结构差异的影响较大。该研究结果表明不同生境植被和人为干扰对土壤螨类的群落结构均有明显的影响[12-19]。不同生境土壤螨类个体数及类群数均存在显著差异(P<0.05),而在不同海拔高度之间虽然存在差异,但没有达到显著水平。
3.2不同生境土壤螨类群落的时空分布从垂直分布来看,该山区6种不同生境土壤螨类的垂直分布基本符合表聚特征,即从地表向下,随着土壤深度的增加,土壤螨类的个体数和类群数都减少,上层(0~5 cm)螨类的类群和个体数最多,中层(5~10 cm)次之,下层(10~15 cm)很少,这与前人研究的结果基本一致[2-9]。长春市不同土地利用生境5~10 cm土层土壤螨类类群数高于其他2个土壤层,这与该研究结果有差异[7,11]。陈鹏等发现螨类在不同季节以夏季为最多,而王宗英等认为12月最多,而8月最少。阿布都如苏力·吐孙等对准噶尔盆地东南缘绿洲-荒漠交错带土壤螨类研究结果表明个体数在9月多,4月最少[22-23]。在人为干扰强烈的耕作条件下土壤螨类的群落组成、优势类群以及常见类群也发生较大的变化[31-32]。在自然条件下土壤表层的温度、通气性、腐殖质及有机物含量比较丰富,给土壤螨类创造了良好的生存环境,因而表层成为土壤螨类最活跃的地方[33-35]。随着土壤深度的增加,由于上述土壤基本理化特性均发生相应变化,其中腐殖质和有机物质含量会随着土壤深度的增加而逐渐减少是导致类群数和个体数量逐渐减少的主要原因[36-39]。
乌鲁木齐南部小渠子山区六种不同生境共获得土壤螨类7 135只,隶属蜱螨亚纲4亚目57科87属。其中,甲螨亚目5 785只54属38科;中气门亚目1 077只19属14科;前气门亚目270只4属4科;无气门亚目3只1属1科。其中,小奥甲螨属(Oppiella)为优势类群,占总捕获量螨类的10.06%。不同生境土壤螨类个体数和类群数间存在显著差异(P<0.05),个体数的水平分布表现为针叶林>山地灌木林>山地草原>山地耕地>阔叶林>居民地。垂直分布具有明显的表聚性(P<005),其个体数和类群数的高低顺序均表现为表层>中层>下层。不同生境土壤螨类的类群数和个体数在不同季节间存在显著差异(P<0.05),其个体数量依次为秋季>冬季>夏季>春季,而类群数依次为夏季>秋季>冬季>春季。
产生这种差异的主要原因很可能是因为植被类型、土壤环境条件及人为干扰程度的不同。只有保护好微环境植被多样性,才能更好地维持土壤螨类群落结构的稳定性和多样性,有利于山地生态系统中土壤生态环境的保护。
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