山地苹果园大型土壤动物功能类群及其生态特征

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  摘 要:为研究山地苹果园大型土壤动物的功能类群及其生态特征,并用以指导苹果园病虫调控,于2011年9月(秋)、11月(冬),2012年3月(春)、6月(夏),对延安柳林镇山地苹果园中大型土壤动物的功能类群及其生态特征进行初步的调查研究。实验主要以大型土壤动物为研究对象,采取了野外调查取样、定点动态观测和室内鉴定分类的研究方法。实验共获得大型土壤动物289只,隶属3门5纲11目,其中鞘翅目幼虫4科、鞘翅目成虫5科。延安柳林镇山地苹果园大型土壤动物可分为植食性、捕食性、腐食性和杂食性4个功能类群。研究表明,在各功能类群中,植食性所占比例最大,其次是捕食性,腐食性所占比例最小;大型土壤动物功能类群在组成方面都具有相对稳定性。
  关键词:山地苹果园;土壤动物;功能类群;生态特征
  中图分类号:S154.5,Q958.15 文献标志码:A 论文编号:2014-0229
  Abstract: In order to research the function groups and its ecological characteristics of marco-soil-fauna of mountain apple orchard, and used to guide in the apple orchards of diseases and pests control. In September 2011 (autumn), November (winter), in March 2012 (spring), June (summer), the function groups and its ecological characteristics of marco-soil-fauna have carried out preliminary investigation at mountain apple orchard in Liulin Town of Yan’an City. A preliminary study on the macro-soil-fauna guilds was done, which took combining research methods of field investigation sampling, fixed point dynamic observation and laboratory identity classification. 289 macro-soil-faunae were taken and the individuals belong to 11 orders, 5 classes and 3 phyla, including Coleoptera larvae 4 families and Coleoptera adult 5 families. Yan’an Liulin Town in mountain apple orchard of macro-soil-faunas can be divided into saprozoic, phytophage and predators and omnivores four functional groups. The research showed that in the various functional groups, phytophage accounted for the largest share, followed by the predators and saprozoic minimal proportion; function groups of macro-soil-fauna in terms of composition had relative stability.
  Key words: Mountain Apple Orchards; Soil-fauna; Functional Guild; Ecological Characteristics
  0 引言
  土壤动物是土壤生态系统的重要组成部分,在分解生物残体、改变土壤理化性质等方面有非常重要的作用。同时它也是生态系统中物质与能量交换的枢纽,再加上土壤动物数量巨大,种类又极其丰富,各类动物在体型大小、活动能力方面虽存在差异,但许多种类在功能上却是相近的,即形成了一些功能类群。近年对土壤动物功能类群及土壤动物食物网的研究在国外已经成为生态研究的焦点之一[1-2]。土壤动物中的大型土壤动物对土壤健康有重要的指示作用[3]。为了研究方便,陈鹏[4]提出了按土壤动物在生态系统中的功能进行分类。目前国内外关于土壤动物功能类群的研究较多,主要集中在森林[5-10]、荒漠[11-12]和草原[13-14]等。长期以来,由于果园面积不断扩大,加之气候条件的变化以及果农生态防控意识不强,对果园土壤动物群落动态都有不同程度的直接影响,导致果园生态系统发生改变。探索苹果园土壤动物功能类群特征已成为该区域苹果产业优化升级需要重点解决的问题,能有效地实现对果园有害生物的监测,可为防治果园虫害提供及时、准确、直观的科学决策依据。果园生态系统土壤动物功能类群的研究鲜有报道[15]。有关山地苹果园大型土壤动物功能类群的研究尚未见报道。随着退耕还林工程的稳步推进,山地苹果园在陕北迅速崛起。因此,揭示山地苹果园土壤动物功能类群及其生态特征,深化果园虫害生态调控技术的研究,对指导陕北黄土高原沟壑区建立有机果园具有重要作用。本次研究以延安市柳林镇的山地苹果园作为研究对象,对其土壤动物功能类群进行初步研究,以期为构建大型土壤动物与苹果园病虫生态调控复合模式提供科学理论依据。
  1 研究区概况
  实验选取了延安市后孔家沟村的山地苹果园为样地,分别对其春、夏、秋、冬四季山地苹果园的大型土壤动物功能类群以及它的生态特征进行研究。   后孔家沟位于陕西省延安市宝塔区柳林镇的一条拐沟里,它距国道3 km,地形主要以黄土梁状丘陵为主,海拔较高,一般为850~1300 m。气候属于暖温带,有四季分明、阳光充裕、昼夜温差较大、土地肥沃等特点。目前,该村的苹果种植面积发展到74.67 hm2,苹果产业收入占到了农民家庭总收入的90%。延安市宝塔区柳林镇山地苹果园的品种为富士,树龄约为15~25年,在果树中间还杂生和间作有1年生草本植物山苦荬[Ixeris chinensis (Thunb.) Nakai]、灰条菜(Chenopodium album L.)、小蒜(Alliumnipponium Franch)、蒲公英(Herba Taraxaci)、白花车轴草(Trifolium)等。
  2 材料与方法
  2.1 样地设置
  研究区域位于陕西省延安市宝塔区柳林镇前孔家沟村山地苹果园,该苹果园分为示范园(demonstration garden,DG)和常规园(conventional garden,CG),前者以有机肥为主,具防雹网、太阳能刹虫灯、诱虫带,后者以化肥为主。
  2.2 样品采集
  实验于2011年9月、11月,2012年3月、6月,在选好的2个样地分别进行采样,采样用五点法进行标本采集,在采样时选择苹果树冠幅内平坦的地段作为样地,并且每个样本在距离树干1 m左右取样,每个样点相距至少5 m以上。样点选好后,首先除去地表的枯枝残体及其他杂物,再进行大型土壤动物调查。大型土壤动物主要采取手拣法采集,其中每个样点的面积为30 cm×30 cm,每个样点选取4个土壤层(0~5、5~10、10~15、15~20 cm),将采集到的大型土壤动物标本分别装入75%的酒精小瓶子内固定,然后贴上胶带,写好采集的日期和地点,做好相应记录,带回实验室进行鉴定。
  2.3 样品鉴定
  大型土壤动物的分类主要采用青木淳一[16]的大类别分类法,一般都鉴定到目,鞘翅目鉴定到科。野外收集的大型土壤动物标本用SMZ2B4连续变倍体视显微镜和SZ2DM200数码体视显微镜(重庆奥特光学仪器有限公司生产)进行初步的分类鉴定[17-19],同时做好相关的个体数量记载。基于渭北黄土高原山地果园生态系统特征,参照张雪萍[9]、尹文英[10]和林英华[18-19]对山地苹果园大型土壤动物功能类群进行分类。
  3 结果与分析
  3.1 山地苹果园四季大型土壤动物功能类群的分类特征
  实验共获得大型土壤动物289只,隶属3门5纲11目,其中鞘翅目幼虫4科,鞘翅目成虫5科。本文基于山地苹果园土壤动物群落的结构与组成特征,参考张雪萍[9]、林英华[10]和尹文英[18-19]等,将山地苹果园土壤动物分为4个功能类群,见表1。
  3.2 山地苹果园四季大型土壤动物功能类群的生态特征
  3.2.1 植食性土壤动物 植食性大型土壤动物主要是昆虫纲中的一些种类,它是土壤动物群落的重要组成部分。陕北山地苹果园植食性中种类较多的是鞘翅目中的叶甲科和金龟甲科,它们总数占该地区植食性土壤动物的61.31%,其次是柄眼目、鳞翅目,半翅目和直翅目所占比例较小,特别是直翅目,所占比例最小为0.60%。植食性土壤动物主要取食植物的根系以及地表的枯枝烂叶,他们一方面能加速植物残体的分解,但另一方面大部分植食性动物是植物害虫,多半危害植物的根和茎,总的来说,这些种类的存在不利于植物很好的生长。
  3.2.2 捕食性土壤动物 捕食性动物主要是土壤群落中的消费者,在延安市后孔家沟村山地苹果园中常见的种类主要有蜘蛛目和鞘翅目,它们是该地区最主要的捕食性动物,占该地区捕食性动物的97.51%,其中鞘翅目主要包括拟步甲科、蚁形甲科和步甲科。蜈蚣目在该地区所占比例相对较小。捕食性动物主要以小的动物和细菌为食物的。
  3.2.3 腐食性土壤动物 在延安山地苹果园中腐食性动物数量较少,此次实验中主要包括正蚓目的蚯蚓,其中蚯蚓是该地区腐食性动物中活动能力最强的优势种。这一类动物主要是以有机物的碎屑为食物,主要起疏松土壤、粉碎动植物残体等作用。
  3.2.4 杂食性土壤动物 是指一类土壤动物中兼有2~3种食性,即可以以动物、植物为食物,涉及动物类群和功能众多的一类大型土壤动物。在延安市山地苹果园中,杂食性动物主要有双翅目、膜翅目和双尾目,其中膜翅目占该地区杂食性动物的63.24%,是主要的优势种;其次是双尾目,占27.94%;双翅目所占比例最少。
  3.3 主要大型土壤动物功能类群在山地苹果园的分布特征
  在陕北延安柳林镇山地苹果园大型土壤动物各功能类群中,植食性动物所占总类群的比例最大为40.29%,其次是捕食性动物38.61%,杂食性动物和腐食性动物分别所占比例为20.62%和0.48%。从这个数据上来看,山地苹果园中植食性和捕食性动物所占比例较高,在土壤微生态环境中起很大作用。腐食性动物种类较少,而且数量也比较稀少,但是它们在物质转化方面也起一定的作用。
  大型土壤动物主要以植食性、捕食性和杂食性为优势功能类群,亦是主要的功能类群种类。延安山地苹果园一方面为大型土壤动物直接提供食物,另一方面也培养了大量的土壤微生物,这些微生物被中小型动物所食,从而导致植食性、捕食性和杂食性土壤动物数量增多,加快了苹果园微生态小循环的速率。
  4 结论
  延安柳林镇山地苹果园大型土壤动物主要可分为植食性、捕食性、杂食性和腐食性4个功能类群,其中植食性和捕食性动物数目相近,所占比例最大,其次是杂食性动物,腐食性动物相对较少,主要包括正蚓目的蚯蚓,但是它也是山地苹果园土壤动物功能类群中不可缺少的一部分。总体来看,各功能类群在群落组成方面具有相对稳定性。
  5 讨论   大型土壤动物种类较多、数量较大,不同种类的动物有着不同的食性,有的只有一种食性,有的却兼有2~3种食性,当然有的也有着相同的食性,所以就形成了几种不同的功能类群。
  不同的研究人员对大型土壤动物功能类群有着不同的分类依据,本次实验主要参考张雪萍[9]、林英华[10]、尹文英[18-19]等的分类方法。尹文英除土壤原生动物和线虫外,将土壤动物功能类群分为7类——枯食者、根食者、尸食者、粪食者、菌食者、捕食者和杂食者;林英华亦将其分为7类,但内容不尽相同,即植食性、捕食性、杂食性、腐食性、菌食性、粪食性和枯食性。张雪萍将其分为3类,分别是植食性、捕食性和腐食性。笔者根据延安市山地苹果园的管理方式和土壤动物群落结构组成以及结合以上的分类方法,将大型土壤动物分为4个功能类群,即植食性、捕食性、腐食性和杂食性土壤动物,此种分类体系和李娜等[20]相同。
  本研究只是初步探讨了延安柳林镇山地苹果园大型土壤动物功能类群及其生态特征,为今后构建山地苹果园大型土壤动物功能类群与病害虫生态调控的复合模式体系提供理论指导,这种新的思路和方法,有待于在将来的生产实践中检验和验证,以对山地苹果园的病虫害防治提供更为准确的依据。
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