土壤动物是指栖息在土壤中的动物,即生命活动的全部过程或有一段时间定期在土壤中度过,生活上依赖于土壤环境,并对土壤有一定影响的动物。土壤动物学的主要研究领域包括土壤动物分类学研究,种类分布、数量统计的研究,个体生态学研究,土壤动物与土壤微生物相互关系的研究,土壤动物在生态系统物质与能流中的作用研究,土壤动物对土壤污染的指示研究,以及土壤动物在农业生产中的应用研究等领域。目前,我国的土壤动物学研究已经进行了大量的土壤动物分类、典型区域土壤动物数量和类群的分布等领域的研究,但是对土壤动物与环境之间关系的研究还处于探索阶段。陇海铁路始建于1905年,是我国运营时间最长的铁路干线之一,运输十分繁忙。然而铁路的建设在给人们带来交通便利的同时,也会对两侧的环境构成影响,其中重要的一方面就是土壤重金属污染问题。因此开展铁路旁土壤动物种类和数量及其对土壤重金属污染的响应研究具有重要的理论和实践意义。本文选取陇海铁路郑州-开封段为研究对象,在野外调查和室内实验分析的基础上,探讨了铁路旁土壤动物类群结构及其对土壤重金属污染的响应。全文共分为六个部分:第一部分:主要介绍和分析了土壤动物学研究的历程、现状、存在问题和未来主要的研究领域,指出开展铁路旁土壤动物及其对土壤污染响应研究的重要意义。第二部分:概括介绍了研究区的自然概况,这是影响铁路旁土壤动物组成和数量的重要环境因素。第三部分:主要对本项研究所涉及的土壤动物调查方法、土壤动物鉴定方法、室内实验分析方法和数据处理方法进行了介绍。第四部分:将选取的研究断面按距离铁路路基0m、10m、20m、30m、50m、100m、200m、300m和1000m布设采样点。通过对各个样点土壤动物类群的鉴定及其数量统计,分析研究了各样区主要的土壤动物优势类群、分布情况、类群多样性特征、以及类群之间的相似性。在此基础上,结合不同采样点大型土壤动物(蚯蚓)体内和相应土壤本身的重金属含量以及土壤理化性质资料,进一步探讨了土壤动物与环境关系之间的相互关系,总结了土壤动物对土壤环境污染的响应规律。第五部分:系统总结了本项研究得出的一些主要结论。第六部分:指出了研究的不足之处以及尚需进一步研究的地方。通过研究,得出如下几点基本结论:(1)两研究断面共获取土壤动物26类、3708个。其中优势类群是弹尾目、蜘蛛目、小蚓类、鞘翅目等4个类群,占总捕获量的79.19%;常见类群是前气门亚目、大蚓类、双翅目、膜翅目、等足目、线虫等6类,占总捕获量的15.03%;其余16类为稀有类群,仅占总捕获量的5.18%。(2)铁路旁土壤重金属污染是影响土壤动物类群组成及其分布的主导因素。在水平方向上,随离铁路路基距离的增加,重金属污染减轻,土壤动物种类和数量有增加的趋势,优势种越来越不明显;在垂直方向上,地表聚性消弱,甚至出现逆分布现象。(3)土壤动物类群结构受土壤重金属污染影响明显。随着污染程度的加重,土壤动物类群多样性指数趋向于减少,优势度指数趋向于增加。(4)在土壤重金属污染较严重的区域(距铁路路基30 m范围内),土壤pH值、有机质含量与土壤动物密度、类群数量的关系不密切。(5)蚯蚓对重金属元素具有很强的富集能力,且随土壤污染程度增加而增加。蚯蚓体内的Cu、Zn、Pb和Cd含量与土壤中的Cu、Zn、Pb和Cd含量呈明显的正相关关系。(6)土壤动物对土壤环境质量的变化非常敏感,其类群数量和结构可以作为土壤污染监测、土壤环境质量评价的重要生物学指标。