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随着酸雨危害的日益严重,酸雨对土壤生态系统、湖泊生态系统、城市生态系统等自然、人文环境的影响逐渐成为人们关注的焦点。土壤动物作为土壤生态系统中的重要组成部分,对土壤有机质的分解及营养物质的循环起着重要的作用。本文结合野外模拟、野外调查以及室内模拟三种实验方法,研究酸雨对华南地区土壤动物群落结构的影响及其相关作用机制。
本文共包括四部分实验:(1)野外模拟不同浓度酸雨喷淋对土壤动物群落结构的影响;(2)野外调查不同酸雨污染程度地区(广州、云浮)土壤动物群落结构的差异;(3)室内模拟酸雨、铝混合溶液对土壤动物的直接生理伤害;(4)研究模拟酸雨对土壤容重的影响以及土壤容重对土壤动物群落结构的影响。前三部分是为研究酸雨对土壤动物群落结构的影响,第四部分是为了探讨酸雨对土壤动物的物理作用机制。
通过野外模拟实验和野外调查可以得知:长期受酸雨影响,土壤动物类群数和个体数量逐渐减少,酸雨pH值越低减少的幅度越大;野外模拟实验中,当酸雨pH值降至3.0时,土壤动物群落密度显著低于对照群落(P<0.05);野外调查发现:长期受平均pH4.38(1995-2004)酸雨淋溶的广州地区,其土壤动物个体数量、类群数皆显著低于云浮地区(P<0.05)。由以上结果可知:酸雨污染达到一定程度后,土壤动物的个体数量和类群数都会显著下降,群落结构变得简单,对外界的抗干扰能力减弱。
未受酸雨污染的云浮地区和长期受酸雨污染的广州地区比较,其土壤动物稀有类群数更多,这意味着前者拥有更长、结构更多样化的食物链,整个土壤动物群落也会更加稳定,抗干扰能力更强。另外,由于受酸雨影响,广州土壤肥力和腐殖质含量较低,这导致其功能团结构中腐食性土壤动物所占比例较低,杂食性土壤动物所占比例较高。
室内模拟实验结果表明:对环境酸度的变化,线虫纲反映最敏感,弹尾纲次之,蜱螨目的抗性最强。由于线虫反映敏感且种群庞大,可以考虑把它作为环境酸度变化的生物指示剂。
模拟实验结果表明:大量高浓度酸雨的持续淋溶会导致土壤容重的上升。野外调查的结果表明:长期受酸雨淋溶的广州林地,其土壤容重比无酸雨污染的云浮林地高,土壤非毛管孔隙度比云浮林地低,这和室内模拟实验的结果一致。为研究不同土壤容重下土壤动物群落结构的差异,本文选取同一草坪上受人为践踏程度不同的地块研究其土壤动物群落结构的差异,结果发现土壤容重大的地块其土壤动物密度、类群数都较小。由上面的结果可以推论:酸雨对土壤动物的物理作用机制是通过改变土壤的物理性状,例如使得土壤板结化、透气性变差等,改变了土壤动物的居住环境,进而限制土壤动物群落的发展。