巨桉人工混交林土壤动物群落特征研究

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桉树(Eucalyptus spp.)以其适应性强、生长迅速、生产力高等特征,已成为我国第三大优势人工林树种。但由于其大面积、单一树种经营也导致了生物多样性下降、地力衰退等一系列生态环境问题。营建人工混交林有利于改善人工林结构、提高环境异质性和生物多样性,提高人工林生态系统地上、地下生态功能及生态系统稳定性。目前桉树人工混交林多关注种间在光获取、生物量、生产力等方面的研究,缺乏地下生态作用研究。土壤动物作为地下生态系统的重要参与者,对于人工林养分循环及地力维持等方面发挥着十分重要的作用。人工混交林树种和林下植物多样性的改变、环境异质性的提高改变了凋落物丰富度、质量和资源分布格局,都将通过影响土壤食物网影响土壤生物群落。目前桉树人工林土壤动物相关研究多关注桉树纯林,缺乏桉树人工混交林土壤动物群落特征研究。本研究在前期研究基础上,以四川省丹棱县巨桉(Eucalyptus grandis)与4种当地典型树种(桦木Betula luminifera、马尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata、桤木Alnus formosana)人工混交林为研究对象,以巨桉纯林为对照,研究了巨桉人工混交林土壤动物群落组成、多样性、季节动态、功能群特征及其对环境因子的响应,以期揭示巨桉人工混交林对土壤动物群落的作用,为巨桉人工混交林树种筛选和科学经营管理提供理论依据。结果显示:1)在为期两年,区分四季的8次采样中,共捕获土壤动物16664只,隶属3门11纲30目151科。大型土壤动物共3525只,隶属于3门7纲23目99科,以等足目(鼠妇科、潮虫科)、膜翅目(蚁科)为优势类群;中小型节肢土壤动物共13139只,隶属1门6纲7目52科,以弹尾目(等节(虫兆)科)和蜱螨目(单翼甲螨科、派盾螨科)优势类群。季节和林分因素对大型和中小型土壤动物类群和密度均有显著影响,同时也具有显著的交互作用。巨桉混交林大型和中小型土壤动物的类群和密度均高于纯林,且巨桉+桤木混交林土壤动物类群和密度显著高于其他林分。2)大型及中小型节肢土壤动物的多样性指数随林分和采样时间有显著变化且具有显著交互作用。巨桉混交林中土壤中小型节肢动物Shannon-Wiener多样性指数整体上高于巨桉纯林,且巨桉+桤木混交林和巨桉+桦木混交林显著高于其他林分;而巨桉纯林大型土壤动物Pielou均匀度指数整体上高于巨桉混交林;巨桉+桦木混交林和巨桉+桤木人工混交林中小型节肢动物Pielou均匀度指数显著高于巨桉+马尾松混交林。巨桉+桤木、巨桉+桦木混交林大型土壤动物BergerParker优势度指数较高,中小型土壤动物中则相反。巨桉+桤木混交林大型土壤动物Berger-Parker优势度指数显著高于8年生巨桉纯林,两者中小型优势度指数则无显著差异。3)各林分土壤动物类群数、密度及多样性呈现明显的季节变化,即7月>10月>4月>1月;其中巨桉+桤木混交林大型土壤动物密度则是10月显著高于1月。除巨桉+桤木混交林外,土壤中小型节肢动物类群数在其他各林分季节差异均不显著;中小型土壤动物密度在巨桉纯林和巨桉+桦木、巨桉+桤木混交林中7月显著高于1月。4)从功能群角度看,大型土壤动物主要功能群为捕食性、植食性、腐食性,其次为杂食性和菌食性;中小型土壤节肢动物的主要功能群则为菌食性、腐食性、捕食性,其次为植食性和杂食性。整体上,巨桉人工混交林土壤动物主要功能群的类群数和密度均高于巨桉纯林;而植食性和腐食性大型土壤动物及捕食性、腐食性中小型土壤动物的Shannon-Wiener多样性指数和Berger-Parker优势度指数在各林分间均无显著差异。大型植食性土壤动物及中小型捕食性、腐食性土壤动物的Pielou均匀度指数无显著差异。5)RDA分析显示,土壤动物受土壤pH、全N、全P、土壤速效P及土壤有机C影响较大。其中土壤p H和土壤速效P对小蚓类、鼠妇科及土壤全N和全P对隐翅虫科幼虫、长角毛蚊科,土壤有机C对隐翅虫科影响较大;土壤p H、土壤全N、全P和速效P对甲螨类和跳虫类中小型节肢土壤动物有较大影响。综上所述,巨桉人工混交林较巨桉纯林具有更为丰富的土壤动物类群和生物多样性,且各林分间土壤动物群落组成上具有显著差异。其中巨桉与桤木人工混交林土壤动物类群数、密度及生物多样性最高,这可能与桤木与巨桉混交对林内环境异质性的提高、凋落物理化特性的改变及土壤养分的提高等改变了土壤动物取食资源及环境等有关。为此,桤木可作为与巨桉混交的生态促进型树种,为巨桉人工混交林科学经营与管理提供了理论依据。
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