云南典型区域蚯蚓分布特征及其影响因素研究

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蚯蚓作为大型土壤动物之一,发挥着极其重要的生态功能。云南省作为生物多样性大省,其中蕴含着极其丰富的生物多样性,诸多研究倾向于其生物多样性的分析,但是对于蚯蚓的生物多样性及分布特征尚未有具体的研究。本文通过样方调查的方法,将云南划分为6种不同气候带类型,在每种气候带类型下选取最具代表性的土地利用方式进行蚯蚓和土壤样品的采集,研究云南典型区域中蚯蚓物种、密度及生物量等分布特征,通过结构方程模型定量描述蚯蚓分布与环境因素间的关系。研究结果表明:(1)研究共采集了149个样点中1984个蚯蚓样本,发现蚯蚓4科11属27种(亚种),包括巨蚓科(Megascolecidae)、正蚓科(Lumbricidae)、链胃蚓科(Moniligastridae)及舌文蚓科(Glossoscolecidae)。通过研究发现,巨蚓科作为该地区的优势蚓科,神女辛石蚓和梯形流蚓为优势物种。(2)6种气候带类型下土壤中蚯蚓分布存在显著差异。蚯蚓种类:温带>北热带>北亚热带>中亚热带>高原气候带>南亚热带;蚯蚓密度:高原气候带>温带>北亚热带>北热带>中亚热带>南亚热带;蚯蚓生物量:北亚热带>北热带>南亚热带>温带>中亚热带>高原气候带。其中海拔和温度分别对蚯蚓密度(P<0.0001)及生物量(P=0.029)产生显著影响。(3)4种典型土地利用方式下蚯蚓分布存在显著差异,蚯蚓种类耕地>园地>草地>荒地;蚯蚓密度荒地>耕地>园地>草地;蚯蚓生物量园地>荒地>耕地>草地。土地利用方式主要通过土壤理化性质变化影响蚯蚓分布,通过构建结构方程模型发现土壤理化性质对蚯蚓分布存在差异。不同土地利用方式下土壤物理性质对蚯蚓生物量影响的贡献度为0.213(P<0.05),其中起主要作用的是土壤孔隙度、土壤温度及土壤含水量;而土壤化学性质的贡献度为0.163(P<0.05),发挥关键作用的是土壤有机质、全氮及速效磷,其中蚯蚓生物量和有机质及全氮呈显著正相关(P<0.05),与速效磷呈极显著负相关(P<0.01),可以看出土壤物理性质对蚯蚓生物量影响的贡献度大于化学性质。蚯蚓密度主要受土壤化学性质的影响,贡献度为0.391(P<0.001),p H、全钾及速效磷发挥显著作用,其中速效磷的影响极显著(P<0.001)。(4)土壤重金属含量在不同土地利用方式间存在差异,但其对蚯蚓分布的影响程度低于其他因素。本次研究的土壤中存在重金属Cr及Zn污染的风险,两者含量均超过土壤环境污染风险值,并显著高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)中划定的风险阈值(6.5<p H≤7.5)。蚯蚓密度受土壤重金属含量影响,其中与Mn呈显著线性负相关关系(R~2=0.044,P=0.01),与蚯蚓生物量关系不显著。综上研究结果表明,气候带类型、土地利用方式及重金属含量是影响蚯蚓分布的主要因素。其中主要是海拔和温度对蚯蚓群落组成产生影响,海拔对蚯蚓密度具有显著的正向影响(R~2=0.39,P<0.0001),对蚯蚓生物量影响不显著;温度与蚯蚓生物量呈显著正相关关系(R~2=0.11,P=0.029),而对蚯蚓密度影响不显著。重金属含量除Mn与蚯蚓密度呈现显著负相关关系外其余均未有显著影响。无论是气候因素、重金属还是利用方式,均对蚯蚓分布产生了影响,而影响较大的是土地利用方式,其主要是通过改变蚯蚓生活的环境进而影响蚯蚓的生活和生存。通过回归分析发现蚯蚓密度与土壤有机质(P=0.001)、全氮(P=0.033)、碱解氮(P=0.001)、全磷(P=0.001)、速效磷(P=0.001)及速效钾(P=0.001)呈显著正相关关系,而对蚯蚓生物量的影响不显著。通过对云南典型区域下土壤蚯蚓多样性分布特征调查研究,掌握其分布特征及影响因素和机制,为定量分析影响蚯蚓分布的因素及贡献大小,并充分发挥蚯蚓生态功能及相关污染土壤环境的动物修复工作提供数据支撑和理论依据。
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