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土壤动物作为生活在陆地生态系统里数量可观的重要组成,对于维持其栖息地生态系统功能起着极为重要的作用,是促进土壤发育最活跃的因素,在土壤发育过程中促进团聚结构的形成。目前学者集中在对矿区土壤动物群落结构、多样性以及恢复重建,但这些研究主要涉及矿区土壤动物基础研究和对矿区环境的响应上,而有关矿区废弃地中土壤动物的迁居此方面的研究甚少。基于此,本文通过在对铜陵市凤凰山林冲尾矿地外围模拟矿区的微型生态系统,分别于不同时间段进行采样,分析中小型土壤动物群落结构演替、土壤理化性质的变化、土壤环境因素对中小型土壤动物群落结构的影响以及土壤动物的迁移,深入剖析不同生态系统下随着时间的推移,微型生境中中小型土壤动物群落结构的形成、稳定和生物多样性,及更深入地了解在矿区土壤基质上外围自然生境中小型土壤动物的侵入、定居及群聚,以期为矿区废弃地环境下土壤动物的定殖,群落组成在一定方向上有顺序的变化研究提供基础数据,同时为矿区独特生境下土壤动物的修复机理提供借鉴。 本研究主要内容包括:⑴野外模拟试验地共捕获土壤动物2339只,隶属于3门11纲15目7亚目。T1时间段的优势类群为等节跳科(22.16%)和真螨目(42.78%),常见类群为鼻螱科和蠋虫戋科、跳虫科、线虫纲、毛角蝽科、长角长跳科、蚁科、木螱科。T2时间段的优势类群为真螨目(44.03%)和等节跳科(21.86%),常见类群为跳虫科、猛蚁亚科、薪甲科、叶甲科、盘甲科、蕈蚊科、幺蚣科、线虫纲。T3时间段的优势类群为真螨目(52.48%)和线虫纲(17.73%),常见类群为等节跳科、盘甲科、叶甲科、鼠妇虫科、尖眼蕈蚊科和幺蚣科。T4时间段的优势类群为真螨目(43.55%)和线虫纲(36.39%),常见类群主要有尖眼蕈蚊科、等节跳科、象甲科和叶甲科。铜尾矿复垦地外围灌丛地、林地微型生境试验地与外围对照样多样性指数、均匀性指数和优势度指数在4个处理时间段下变化不大,而丰富度指数变化较大。各指数在灌丛地试验地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和林地试验地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间均无较为显著差异(P>0.05),均匀性指数在外围自然生境灌丛地和林地之间存在显著差异(P<0.05)。相似系数S表明铜尾矿复垦地不同处理方式下中小型土壤动物群落的相似程度较高,灌丛地试验地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间土壤动物相似性系数变化不大,而林地试验地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间土壤动物相似性系数变化较大。土壤动物群落的个体数量冬季捕获数量较少,春季捕获数量较多;冬季捕获的土壤动物群落类群数较少。⑵在T1时间处理下,等节跳科数量与土壤容重呈极显著正相关(r=0.912),同时与植被覆盖度(r=0.710)呈显著正相关,土壤动物个体数与土壤容重呈显著正相关(r=0.727)。在T2时间处理下,等节跳科数量与植被覆盖度(r=0.804)呈显著正相关,土壤动物个体数与土壤容重呈显著正相关(r=0.727),土壤动物类群数与碱解氮(r=0.729)、有机质呈显著正相关(r=0.772)。在T3时间处理下,线虫纲数量与pH值呈显著负相关(r=﹣0.711),而与碱解氮呈显著正相关(r=0.827)。在T4时间处理下,等节跳科数量与有机质呈显著正相关(r=0.800)。等节跳科作为优势物种,其喜好阴凉潮湿的生境,尤其喜好生活在有机质含量较为丰富的土壤中,因此植被茂盛、郁闭度高、有机质含量高的土壤环境为等节跳科的迁移提供了很好的生存环境。⑶经过335d的试验,随着灌丛地试验地条件改善,土壤动物物种数和丰度均在增加。蚁科扩散能力较强,最早迁入试验地,但试验地土壤较为贫瘠,不能够为蚁科的生存提供稳定的环境,随后又迁出试验地。经过335d试验后,灌丛地试验地Ⅰ中真螨目和等节跳科作为先锋优势类群开始在铜尾矿复垦地土壤中定居,灌丛地试验地Ⅱ中真螨目、等节跳科和线虫纲作为先锋优势类群定居下来。与灌丛地试验地Ⅰ、Ⅱ相比,灌丛地试验地Ⅲ前三个月迁入新物种有唇足纲和综合纲,其身体多足,一般行动迅速,但体形细小表面积大,对土壤湿度要求较大,定殖需要的时间较长。⑷最早迁入林地三个试验地的土壤动物类群与灌丛地试验地类似,真螨目、等节跳科和线虫纲作为先锋优势物种迅速迁入,特别是真螨目数量可观。随着试验时间推移,迁入的土壤动物种群逐渐减少,真螨目和线虫纲成功在试验地定居繁殖。马陆在林地样地出现较多,马陆与蚯蚓相似,定殖需要较长的时间,食物(树种、凋落物)的质量直接影响马陆种群的定殖和发展。林地试验地Ⅲ迁入土壤动物种群偶见鳞翅目幼虫蝙蝠蛾科,其卵随水流迁入试验地,之后幼虫化为成虫迁出试验地。与灌丛地样地迁移变化类似,在前三个月时间里,迁入林地试验地的土壤动物种群较多,但随着试验时间的推移,不停有种群迁出,同时又有新的种群迁入。⑸鞘翅目食性广泛,成虫身体较为坚硬,适应性很强,幼虫具有不同形态。蜚蠊目在试验前三个月首次迁入,随即又迁出,蜚蠊目喜昼伏夜出,喜居住洞穴内,大都为群居生活,主要是通过积极运动,多数种类不善于跳跃,但行走迅速。在铜尾矿复垦地试验地,土质较为疏松不利于蜚蠊目的生存。等翅目生活栖息环境较为隐蔽,因此惧光大部分生命活动都是在黑暗中进行,不暴露于外。试验地作为新的生存环境对等翅目的迁居还需要更长的时间。奇蝽科生活方式多样,真正土栖的类群很少,且有群飞习性,因此试验地早期发现有个别迁入但随后又迁出。唇足纲如蜈蚣,影响这些土壤动物迁移的因素主要有周围动物区系,自身的迁移扩散能力和特定的生活策略,早期迁移的中小型节肢动物为后来迁移进入矿区的蜈蚣提供了食物来源,随着试验时间的推移,唇足纲迁出试验地。物种有着不同的生活策略,如膜翅目的单性生殖,要求它们迅速迁移到新的生境。试验中捕获的蚯蚓为偶见种且均为幼虫,数量稀少,蚯蚓迁移时间较长,定殖则需要更长时间。铜尾矿复垦地土壤对于蚯蚓来说条件恶劣,土壤表层缺乏有机质,土壤保水和通气性较差,重金属含量较高且碱性pH值都限制了蚯蚓种群的定殖。蚯蚓是通过蚕茧随水流被动扩散,而非积极扩散。