（环境科学专业论文）城市不同土地利用类型下土壤动物群落结构研究.pdf

s t u d yo nt h ec o m m u n i t ys t r u c t u r eo fs o i la n i m a l s i nd i f f e r e n tl a n d u s et y p e si ns h a n g h a i y a n gd o n g q i n g ( d e p a r t m e n to f g e o g r a p h y , s h a n g h a it e a c h e r su n i v e r s i t y , s h a n g h a i2 0 0 2 3 4 ) a b s t r a c t t h ea r t i c l et o o kx u h u id i s t r i c to fs h a n g h a if o re x a m p l e ，d i s c u s s e dt h ed i s t r i b u t i o n f e a t u r e so fs o i la n i m a l si nt h r e ed i f f e r e n tl a n du s et y p e s 一f 抽n l a n d ，d e s e r t e df i e l da n d g r e e ns p a c e d u r i n gt h ep e r i o do f r e s e a r c h ，3 8 6 3i n d i v i d u a lf a u n a sb e l o n g i n gt o2 7g e n e r aa r e c o l l e c t e d t h en u m b e ra n dg e n u si ng r e e ns p a c ea r em o s ta b u n d a n t i ng r e e ns p a c e ，2 7 9 4 i n d i v i d u a lf a u n a sb e l o n g i n gt o2 4g e n e r aa r ec o l l e c t e d ，a n dt h en u m b e ro fi n d i v i d u a l si su pt o m a x i m u mi no c t o b e ro f5 9 5o n e s ，d o w nt om i n i m u mi ns e p t e m b e ro f2 0 5o n e s ，t h en u m b e r o fg e n e r au pt om a x i m u mi nn o v e m b e ro f1 9t y p e s ，t om i n i m u mi nj a n u a r yo f1 3t y p e s i n f a r m l a n d ，7 0 7i n d i v i d u a ls o i la n i m a l sb e l o n g i n gt o1 9g e n e r aa r ec o l l e c t e d ，w h i c ha r el e s s t h a nt h o s ei ng r e e ns p a c e t h en u m b e ro fs o i la n i m a l si nt h i sl a n du s et y p er e a c h e sm a x i m u m i no c t o b e r , d o w nt om i n i m u mi nd e c e m b e r , t h en u m b e ro fg e n e r au pt om a x i m u mi n s e p t e m b e r , m i n i m u m i nd e c e m b e r t h en u m b e ro fs o i la n i m a l si nd e s e r t e df i e l di s3 6 2w h i c h i st h es m a l l e s ti nt h r e el a n du s et y p e s ，a n dr e a c h e sm a x i m u mi no c t o 慨m i n i m u mi nj a n u a r y t h en u m b e ro fg e n e r ai nd e s e r t e df i e l di s1 6 ，a n ds h o w sm o s ta b u n d a n ti no c t o b e ro f1 4 k i n d s ，s m a l l e s ti nd e c e m b e ro f7k i n d s i nf a r m l a n d ，t h ed o m i n a n tg e n e r aa r ec o l l e m b o l aa n d o l i g c h a e t a ，p s o c o p t e r aa n dh o m o p t e r a ( l ) a r es p e c i a lg e n e r a t h ed o m i n a n tg e n e r aa r e n e m a t o d a , d i p t e r a ( l ) ，a c a r i n aa n dc o l l e m b o l ai nd e s e r t e df i e l d i ng r e e ns p a c e ， e n c h y t r a e i d a ea n dc o l l e m b o l aa r ed o m i n a n tg e n e r a , a n dt h es p e c i a lg e n e r aa r ec r u s t a c e a , h e m i p t e r a ，s y m p h y l a ，d i p l w f a ，d i p l o p o a d ，b l a t t o p t e r a a n d p s e u d o s c o r p i o n i d a e n c h y t r a e i d a ea n dc o l l e m b o l am a y b et h ed o m i n a n tg e n e r ai nt h i sa r e a , b u tt h ed o m i n a n c eo f t h ef o r m e ri ss m a l l e rt h a nt h a to ft h el a t e r t h ee v e n n e s si n d e xo ft h ec o m m u n i t i e si st h e h i g l l e s ti nd e s e r t e df i e l dd u r i n gt h ep e r i o do f r e s e a r c he x c e p td e c e m b e r t h ed o m i n a n c ei n d e x o ff a r m l a n da n dg r e e ns p a c ea r ea l lh i g h e rt h a nt h a to fd e s e r t e df i e l de x c e p td e c e m b e r , a n d t h ed i v e r s i t yi n d e xb e h a v e sc o m p l e x , n o th a v i n go b v i o u sr u l e s a m o n gt h r e es a m p l ef i e l d s w h i c hs t a n d sf o rt h r e ed i f f e r e n tl a n du s et y p e s ，t h ec o m p o s i t i o no fs o i la n i m a l sa r em o s t s i m i l a rb e t w e e nf a r m l a n da n dd e s e r t e df i e l d ，w i t hj a c c a r di n d e xr e a c h i n g0 7 5 ，a n dt h e j a c c a r di n d e xb e t w e e nf a r m l a n da n dg r e e ns p a c ei s0 5 4 ，b e t w e e nd e s e r t e df i e l da n dg r e e n i i s p a c ei so 6 0 t h e s es h o wt h a tt h ed e g r e e so fs i m i l a r i t yb e t w e e nv e g e t a t i o nf i e l da n dg r e e n s p a c e ，d e s e r t e df i e l da n dg r e e ns p a c ea r em o d e r a t e i nt h r e es a m p l ef i e l d s ，t h ef e a t u r eo f v e r t i c a l d i s t r i b u t i o no fs o i la n i m a l si so b v i o u s t h ea b u n d a n c eo fn u m b e ra n dg e n u sa r e a p p a r e n ti nl a y e ro f a ，a n dt h e r ei s n te v i d e n td i f f e r e n c eb e t w e e nl a y e rba n dc t h en u m b e ro f s o i la n i m a l sc h a n g e si na c c o r d a n c ew i t hs o i lt e m p e r a t u r ef r o mo c t o b e rt o n e x tm a r c h t h eh i g h a s tt e m p e r a t u r eo fs o i ld u r i n gr e s e a r c hi si ns e p t e m b e r , a n dt h el o w e s t a p p e a r si nj a n u a r yw h i c ha c c o r d sw i t ht h es m a l l e s ts o i la n i m a ln u m b e r , t h eb i g g e s tn u m b e ro f s o i la n i m a l sd o e s n ts h o wi ns e p t e m b e r , b u ti no c t o b e r t h e s ep h e n o m e n as h o wt h a t t e m p e r a t u r e t o o h i 曲o r t o o l o wa l l i n f l u e n c e t h en u m b e r o f a n i m a l s ，a n d t h ee n d u r a n c eo fs o i l a n i m a l st ol o wt e m p e r a t u r ei sh i g l l e rt h a nt h a to f h i g ht e m p e r a t u r e a l t h o u g ht h et e m p e r a t u r e s o ft h r e el a y e r sd e c r e a s ew i t ht h ed e p t ho fs o i l ，t h er e s p o n s e so fs o i la n i m a si nd i f f e r e n ts o i l d e p t ho fd i f f e r e n tl a n du s et y p e sd o n ts h o wt h es a m et e n d e n c y i nf a r m l a n d ，t h en u m b e ro f s o i la n i m a l si nl a y e rac h a n g e sw i t ht h et e m p e r a t u r eo fs a m el a y e rf r o ms e p t e m b e rt om a r c h ， b u tt h en u m b e r so fl a y e rba n dci nj a n u a r ym h i g h e rt h a nt h o s ei nn o v e m b e ra n d d e c e m b e r , a n dt h en u m b e r sd e c r e a s ew i t ht h er i s i n go ft e m p e r a t u r ei nm a r c h ，w h i c hi s o p p o s i t e t o t h ec h a n g e o f l a y e r a i n d e s e r t e d f i e l d , t h e n u m b e r so fs o i l a n i m a l s i n l a y e r a a n d b c h a n g ew i t ht h et e m p * r a t u r e sa c c o r d i n g l ye x c e p ts e p t e m b e r , b u tn u m b e ro fl a y e rc r e d u c e d i nm a r c h i ng r e e ns p a c e ，t h en u m b e r so fs o i la n i m a l si nt h r e el a y e r sc h a n g ei na c c o r d a n c e w i t ht e m p e r a t u r e sf r o ms e p t e m b e rt om a r c h ，a n dt e n d e n c i e s o fl a y e rba n dca r em o r e m o d e r a t e b e c a u s et h es o i la n i m a l sa r eo n l yd i v i d e di n t oc l a s so rg e n u s ，t h ei n f l u e n c eo fs o i l m o i s t u r ec o n t e n to nt h en u m b e r sd o e s n te v i d e n t s o i lp o r o s i t ya s oi n f l u e n c e st h ed i s t r i b u t i o n o fs o i la n i m a l s ，a n da p p e a r so b v i o u si nd e s e r t e df i e l d i nt h r e ek i n d so fl a n du s et y p e s ，s o i l p o r o s i t yo fl a y e ra i ss m a l l e s ti nd e s e r t e df i e l d ，a n dt h en u m b e ro fa n i m a l si ss m a l l e s tt o o a l t h o u g ht h en u m b e ro fs o i la n i m a l si nf a r m l a n di ss m a l l e rt h a nt h a ti ng r e e ns p a c e ，s o i l p o r o s i t yi sh i g h e r t h i ss h o w st h a tt h en u m b e ro fs o i la n i m a l si s n ti n f l u e n c e do n l yb ys o i l p o r o s i t y a st op h , i ti sa b i ta c i d i ci nf a r m l a n d , a n di nd e s e r t e df i e l da n dg r e e ns p a c e ，p h s h o w sn e u t r a l i ti s n to b v i o u s l yp e r t a i n i n gt ot h ed i s t r i b u t i o no f s o i la n i m a l s k e yw o r d s ：s o i la n i m a l si nc i t y l a n du s et y p e s b i o d i v e r s i t y i i i 1 绪论 1 1 研究意义 城市生态系统是一个以人群( 居民) 为核心，包括其它生物( 动物、植物、 微生物等) 和周围自然环境以及人工环境相互作用的系统【“。城市生态系统一般 分为城市生命系统和城市环境系统【2 】，近年来的各种研究大多集中于城市环境系 统和在城市生命系统中居于主体的人，内容包括对城市水环境【3 】、大气环境4 。5 】、 城市基础设施、城市人工景观、城市土地利用( 6 1 、城市居民住宅【8 】等等，这主 要由城市生态系统中“人是主体”的本质决定【2 】。随着城市建设中自然环境与人 工环境和谐发展要求的提出，越来越多的学者开始对城市生命系统中的各要素， 特别是植物、微生物及其与城市环境系统间相互关系等，开展了较为广泛的研究， 并用其生物学特性监测、改善城市环境系统中出现的各种问题【4 。5 1 。但是， 学者们对城市生命系统的另一要素动物，开展的研究则相对较少。 土壤动物作为城市生态系统的组成部分，其数量是巨大的，而且土壤动物寿 命短，有能力对土壤性质的变化做出快速的反应 1 6 1 。然而，对于城市生态系统 中土壤动物的组成、数量、种群分布的研究却很有限，这一方面是因为城市中大 部分土壤已经被人工彻底破坏或被各种建筑物材料覆盖：另一方面，既便是土壤 仍然暴露在外面，其物理、化学性质以及微生物区系也已经发生了显著变化【l ”， 给研究带来一定的困难。但是国外学者研究的成功【1 61 8 】，表明：可以在城市中 开展相关的研究，也能够为城市生态系统的理论研究提供事实依据。 徐汇区作为近年来发展的商业中心，土地利用变化迅速，加之该区的一部分 位于上海的外缘，是城市与农村的过渡地带，多种土地利用形式并存，环境质量 差异较大。能否通过对各土地利用类型下土壤动物群落结构的研究，探询其与土 地利用类型间的关系，弥补国内该方面研究的不足，并最终为城市环境的生物监 测和评价城市生态系统健康提供生物学指标是本研究的目的。 1 2 土壤动物的研究历史 早在两干多年前，我国便有对土壤动物的记载。在公元前二世纪左右成书的 尔雅中，不但涉及了蝼蛄、衣鱼等土壤昆虫，还附有精美的图画。但是作为 土壤动物科学研究著述，一般认为始自达尔文( 1 8 4 0 ) 壤土的形成( o nt h e f o r m a t i o no fm o u l d ) 一文，之后他又出版了蚯蚓对壤土形成的作用( t h e f o r m a t i o n o f v e g e t a b l e m o m d t h r o u g h t h e a c t i o n o f w o r m s ) 一书。在十九世纪后 半叶，由于受达尔文的影响，许多动物学家对寡毛类动物做了大量的工作。二十 世纪初意大利的b e r l e s e ( 1 9 0 5 ) 发明了烘虫漏斗，t u l l g r e n ( 1 9 1 7 ) 发明了改良 漏斗。土壤动物采集工具的发明与改进，使得采集螨和多种小型节肢动物的效果 大大提高，从而推动了对土壤动物种类的描述和区系的综合研究。二战期间，由 于对粮食的需求，许多学者开始对壤进行研究，并且在研究中逐渐发现了土壤 无脊椎动物对于土壤有机物的分解所起的重要作用。美国的p e a s e ( 1 9 4 6 ) 、英 国的f e n t e n ( 1 9 4 7 ) 和原苏联的g i l y a r o v ( 1 9 4 7 ) 等都为此做出了很大的贡献， 并促进了战后土壤动物学这门分支学科的形成。1 9 5 5 年召开第一次国际壤动 物学术讨论会后，各国的科学家开展了大量的研究工作，并编辑出版了专门的期 刊，如1 9 6 1 年在奥地利创刊的土壤动物学报( p e d o b i o l o g i a ) ，1 9 6 4 年在法国 发行的土壤生态学与生物学通报( r e v u ed e c o l o g i ee r d e l a b i o l o g i e d us 0 1 ) 。 与此同时，还出版了大量的对土壤动物进行研究的专著，详细记述了各地区主要 的土壤动物类群，如蚯蚓、线虫、白蚁等，丰富了土壤动物学的内容。1 9 6 5 至 1 9 7 4 年间，土壤动物研究作为国际学术联合会( i c s u ) 组织的国际生物学计划 的一部分，吸引了众多国家的学者从事该项工作的研究，特别是英、法、德、加 和日本的学者做了大量的工作，积累了车富的资料。在这期间，各国相继成立了 不少专门的研究机构，出版了专门的期刊和专著，如p h i l l i p s o n ( 1 9 7 0 - - 1 9 7 1 ) 编 写了两本专著，详细总结并阐述了土壤生态研究方法和土壤动物在能量转换中的 作用，进一步推动了对土壤动物的研究【”j 。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国内研究现状 国内对土壤动物进行系统性的研究工作始于1 9 8 1 年【1 9 1 ，与国外开展此项研 究已1 0 0 多年的历史相比，我国的研究还处于起步阶段。虽然忻介六( 1 9 8 6 ) 编 著了土壤动物知识、尹文英院士( 1 9 9 2 ，2 0 0 0 ) 等学者陆续出版了中国亚 热带土壤动物及中国土壤动物两本专著，以陈鹏、王宗英、王振中、廖崇 惠、张雪萍等为代表的学者在各地开展了大量的研究工作，发表了大量学术论文， 但与国外的研究相比还有很大的距离。从研究的内容看，国内大多集中在森林、 农田及草原生态系统中，除了对特定种进行种群生态学研究外f 2 3 1 ，还对某一 区域开展了土壤动物类群调查、数量统计工作【2 4 圳】，并在此基础上研究其与土 壤理化性质、生境类型及微生物菌群的关系埘j ，总结了该地区土壤动物的分 布特点及规律。也有学者尝试对城市生态系统中土壤动物的分布进行探索，钱复 生、王宗英( 1 9 9 3 ) 就曾对芜湖市郊的土壤动物与土壤环境间的关系进行了研究 h 】，为其他学者继续开展工作提供了指导。另外，随着各种先进仪器和分析方 法的出现和完善，还有学者把对土壤动物的研究与环境科学相联系，研究土壤动 物类群对环境因子变化的响应 4 5 - 5 2 】，以及利用土壤动物个体的病理学特征监测 环境质量的变化【5 3 。8 1 ，将土壤动物的研究提升到了一个新的高度。 1 3 2 国外研究现状 国外土壤动物学的研究不论从学科的发展、实际应用和资料的累积等方面都 有了长足的进展 1 9 l 。国外学者开展的研究，内容涉及不同的土地利用形式及管 理方式对特定生态系统中土壤动物类群数量、栖息环境的影响【泓6 6 、土壤动物 与环境变化关系研究 6 7 。6 9 1 、土壤动物的种群生态学【7 5 1 及土壤动物在生态系统 的物质循环中的作用【7 6 1 等等。一些外国学者还将土壤动物的研究范围拓展到了 城市生态系统，其中有两项对国内此方面的研究最具启发。 其一是b r u n ob a u r 和a n e t t eb a u r ( 19 9 3 ) 对瑞士西北部城市巴塞尔附近的 蜗牛的研究：这两位学者在g b o l l i n g e r ( 1 9 0 9 ) 研究的基础上进行了更深入的调 查分析。他们发现，经过八十多年之后，在原有的2 9 处样地中，有1 6 处至少有 一种学名为a r i a n t a a r b u s t o r u m 的蜗牛已经消失了( 注：a r i a n t a a r b u s t o r u m 是一 种在中欧和西北欧非常普通的陆生蜗牛，喜欢栖息于草原、森林或其它潮湿的、 植被比较茂盛的条件下) 。这1 6 处样地中，有8 处由于城市化影响非常严重，植 被大面积消失，使得当地所有陆生的蜗牛都无法生存；其余8 处样地，虽然a r i a n t a a r b u s t o r u m 已经消失，但因为分别处于落叶林区、河岸带或铁路路堤，还可以发 现五种陆生蜗牛，其中包括c e p e an e m o r a l i s 。另外1 3 处可以发现a a r b u s t o r u m 踪迹的样地中，有11 处样地为落叶森林或草类生长茂盛的河岸带。b r u n ob a u r 和a n e t t eb a u r 对此现象进行了深入的研究。在排除了坡度、植被高度、离水源 距离等因素后，他们发现，热岛效应是最主要的原因。从1 9 0 0 年到1 9 9 0 年，巴 塞尔城市化地区的面积增长了5 倍之多。他们利用通过卫星获取的巴塞尔地区夏 季的热场图像，对2 9 处样地进行了分析，研究发现：巴塞尔地区夏季温度的变 化范围在1 7 。到3 2 5 之间。当地面的平均温度达到2 2 时，a r i a n t a a r b u s t o r u m 仍然能够生存；当地面平均温度约为2 5 c 时，彳r 抽珂加a r b u s t o r u m 几乎消失；当 温度已经超过2 9 时，a r i a n t a a r b u s t o r u m 全部消失。为了证实温度因素的影响， 他们对一，f n 缸a r b u s t o r u m 和c e p e a n e m o r a l i s 两个不同种类蜗牛卵的孵化温度进 行了对比实验，并发现：a r i a n t aa r b u s t o r u m 孵化最适宜的温度为1 9 。c ，超过2 5 ，卵的孵化基本停止，而c e p e a n e m o r a t i s 的孵化温度范围稍宽，这也是c e p e a n e m o r a l i s 比a r 蛔n m a r b u s t o r u m 出现频率高的原因，证实了土壤动物种类的减少， 与城市化带来的温度升高的现象有密切的关系 1 引。 其二是n e m c i n t y r e 和j r a n g o ( 2 0 0 1 ) 等学者对正处于城市化进程中的亚 利桑那州凤凰城( p h o e n i x ，a z ) 节肢动物的研究：他们认为利用节肢动物来研究 城市生态系统对周围环境的影响，主要有几个原因：首先，土壤动物的数量是巨 大的，因此在研究中可以得到足够多的样本进行数理统计分析；第二，大部分土 壤动物的寿命相对较短，这意味着其有能力对快速的城市化进程做出灵敏的反 映；第三，城市化是导致节肢动物多样性和丰度下降的主要原因之一。他们将风 凰城的土地利用类型分为四种：农业用地、住宅用地、工业用地和荒地。每一种 土地利用类型又根据不同生境结构特点如本地树种、外来树种、水泥路面或砂砾 层等所占的比例分为四种类型，共1 6 个样区，每个月进行采样。经过一年的研 究，他们得出几个结论：第一，是不同的生境结构特点导致节肢动物种群结构的 变化，而不是土地利用类型本身；第二，气候原因特别是温度因素也导致节肢动 物种群结构变化，丽降水因素的影响可能由于测量的准确性稍差两表现不明显： 第三，在凤凰城，有1 4 种节肢动物可以指示城市化中土地利用的变化，甚至是 在城市发展还不很明显的时候；第四，在四种土地和用方式不同的地区，即便是 捕获的总的土壤动物数量相近，其种群的组成也会不同。因为不同的土地利用形 式下，土壤动物起的作用不同【1 6 1 。 国外学者在城市生态系统中开展的土壤动物研究工作，表明了在城市中研究 4 土壤动物的可行性，给国内的研究很多启示。 1 4 研究趋势 城市生态系统中土壤动物的研究工作已经陆续展开，但是与在农业及森林生 态系统中所进行的研究相比，城市土壤动物的研究还处于起步阶段。如何吸取前 者研究中的长处，并结合城市生态系统本身的特点及在研究城市生态系统时所使 用的手段与方法，是城市土壤动物研究的关键。 1 4 1 基础性工作与遥感及g i s 结合，研究城市生态系统的空间异质性 g i s ( 地理信息系统) 是计算机和信息系统发展的必然产物，并阻其特有的 地图制图、空间分析和数据库管理功能在城市生态系统等问题的研究中得到了广 泛的应用。特别是和遥感、g p s 等技术的联合使用，更大大拓宽了它的应用范围。 土壤动物作为城市生态系统的组成部分，通过食物链与地面上的各种植物、动物 进行联系，直接或间接地影响着城市生态系统功能的发挥【3 如。因此，利用遥感和 g i s 技术，建立相应的关于土壤动物的空间数据库，并与图形文件结合，进行叠 合分析，对研究城市生态系统的空间异质性，是一种很有效的方法。但是，这需 要大量准确、详实的资料，而目前城市中不同环境下的土壤动物群，有关其构成、 数量、优势类群及具有特殊指示意义种群的资料，还非常少。因此，空间数据库 的建立，也要求加强基础性工作的研究。 1 4 2 建立可以描述及预测土壤动物对城市生态系统中物质转化所起作用的模型 建立数学模型是进行科学研究的一种方法，它可以清晰的表达要素问的相互 关系，有利于定量的分析因子的不同变化程度造成的影响。对于土壤动物在生态 系统的物质转化中所起的作用，目前的研究大部分还局限于定性的描述土壤动物 所处的营养级。而对于城市生态系统物质转化中土壤动物的作用，目前的研究还 很少。因此加强这方面的研究，并建立相应的模型，将有助于对城市生态系统的 理解。 1 5 研究目标与内容 本论文旨在通过对研究期间( 2 0 0 2 9 2 0 0 3 3 ) 农田、废弃地和绿地中土壤 动物的调查，分析： ( 1 ) 土壤动物的群落组成和数量； ( 2 ) 土壤动物的水平分布特点及优势类群； f 3 ) 土壤动物的垂直结构： ( 4 ) 土壤动物组成随季节的变化； ( 5 ) 土壤动物的群落结构特点； ( 6 ) 土壤动物群落结构与土壤理化性质的关系。 最终为开展环境质量变化的生物监测及评价城市生态系统健康提供参考。 6 2 研究方法与技术路线 2 1 研究区域自然概况 徐汇区位于上海市中心城区西南部，东经1 2 0 2 6 。，北纬3 1 1 26 ，平均海拔3 4 5 m 。全年气候温和，四季分明，空气湿润，雨量充沛，日照较多，无霜期长， 属北亚热带季风气候。年平均气温1 5 5 - 0 ，冬季1 月份平均气温3 0 左右，夏季 8 月份平均气温2 7 5 c 左右。降水量夏季多于冬季，春季超过秋季。全年无特别 干旱季节，年平均降水量为1 1 4 3 1 m m ，月平均降水量以1 2 月为最少。该区土 壤由河漫滩相灰色亚砂土或灰色轻亚粘土夹薄层粉砂层所组成。土种主要为沟干 地和潮沙地，均为菜园土亚类的代表土属。因长期种植蔬菜，由原来的水稻土性 状改变而成的旱耕熟化土壤为市郊重要菜园土壤【7 7 】。作为近年来发展的商业中 心，该区土地利用变化迅速，多种土地利用形式并存，环境质量差异较大。 2 2 样点选择 在徐汇区选择三种土地利用形式：农田、废弃地和绿地。农田选在华泾镇关 港村，这里有大面积的农田，在农田中选择一块具有代表性的样地，植被均一， 面积在2 0 0 m 2 左右，然后在样地中确定三个样点进行采样。废弃地和绿地中样点 的确定也依照此方法，具体内容见表1 。 表1兰种土地利用类型概况 土地利用类型地点植被类型样点号人类活动影响 农田华泾镇关港村陈家塘 芦粟( s o r g h u mb i c o l o u r ( l ) m o e n c h ) 1 、2 、3 较强 废弃地桂江支路( 靠近虹梅路)结缕草( z o y s i a j a p o n i c as m u d ) 4 、5 、6较强 堡丝 圭茎生翌奎兰鬯童堕堑垒垄壁茎堇( 丝尘墼i 丝i 璺：2 ：! ：! 塑 2 3 研究方法 2 3 1 采样工具 土壤取样器( 自制，材料为不锈钢) 、小铲、卷尺、标签、锤头、镊子、小 刀、铝盒等。 _ ”= j 瀑满霉零羁离忽 t w w d i i j 口日日l 鞘瓣燎嘲铲”一”黑紫嘲。您套 ! ! “一一：，一，。一一二二：t ：t j 图1士壤取样器( 用于湿漏斗) 零件图 图2 土壤取样器( 用于干漏斗) 零件圈 图3 土壤取样器( 用于湿漏斗) 装配图 图4 壤取样器( 用于千漏斗) 装配图 两种取土器均为下端带锥度的空心圆柱体，用于干漏斗的取土器内壁直径为 5 0 5c m ，因此高度方向上按5 c m 取样，土样体积大约为1 0 0 c m 3 ( 1 4 r ：5 0 5 2 5 ) ； 用于湿漏斗的取土器也是圆柱体，内壁直径为2 5 2 c m ，高度方向上每5 c m ，土 样体积大约为2 5c m 3 ( 1 4 x r c 2 5 2 2 5 ) 。 2 3 2 采样方法 在每个样点确定一个面积为2 0 c m 2 0 c m 的样方，先拣去凋落物，再按0 5 c m ( a 层) 、5 1 0 c m ( b 层) 、1 0 1 5 c m ( c 层) 连续分层取样，用手拣法获取大型 土壤动物；、在每个样方的旁边，分别用1 0 0 c m 3 和2 5 c m 3 土壤取样器按三层各 取一个土榉，其中1 0 0 c m 3 的土样用于t u l l g r e n 法( 干漏斗法) ，2 5 c m 3 的土样用 b a e r m a n n 法( 湿漏斗法) ，用于分离提取中小型土壤动物，然后进行分类鉴定和 数量统计。同时，用1 0 0 c m 3 土壤取样器取样，带回实验室获得该样地土壤的有 关理化性质。 2 3 3 理化性质分析方法【7 8 】 根据研究的需要，论文对土壤的温度、含水量、总孔隙度及p h 值等几项理 化性质进行测量，采用的方法分别为： ( 1 ) 土壤温度的测定：采用温度计法( 实验采用酒精温度计) ； ( 2 ) 土壤含水量的测定：采用酒精燃烧法； ( 3 ) 土壤总孑l 隙度的测定：由于土壤总孔隙度一般不直接测定，而是先测定 土壤的容重，再测定土壤的比重，然后根据两项数值计算土壤总孔隙度。对于容 重的测定，采用环刀法。由于实验室缺少环刀，因此根据环刀法的原理，对其进 行改进。用自行设计的用于干漏斗的取土器取样，然后根据公式进行计算。( 注： 土壤环刀法采用环刀取体积为1 0 0 e m 3 的土样，然后称量其质量，实验采用的用 于干漏斗的取土器，沿高度方向上，每5 c m ，土样体积也为1 0 0 c m 3 ，因此采用此 方法代替环刀法。) 土壤的比重采用定容称量法，利用土壤颗粒重量与壤颗粒 所排开同体积水的重量比值，求得土壤比重。最后由这两个数值得到土壤总孔隙 度。 ( 4 ) p h 值的测定：采用永久色阶比色法。 2 3 4 土壤动物的鉴定 论文中土壤动物的鉴定参照中国亚热带土壤动物【1 9 】图谱、周尧昆虫图 集 7 9 1 及相关昆虫分类图谱鼽8 2 1 。 2 4 数据处理 2 4 1 土壤动物的组成 在一个样地中获得大小土样2 7 个，为了数据处理的方便、可靠，研究采用 将同一样地2 7 个土样中的土壤动物个体数进行叠加，算作该土地利用类型下特 定体积的土样中土壤动物的组成，即：同类的个体数相加，只在一个土样中出现 的仍然列为该样地下的种类。 9 2 4 2 土壤的理化性质 ( 1 ) 土壤温度：对各样地中确定的3 个样方的a 、b 、c 三层分别进行测量， 取同层的3 个温度的算术平均值； ( 2 ) 土壤含水量：论文只测定a 层的含水量。取相同样地中3 个平行样的算 术平均值为该样地中a 层土壤的含水量； ( 3 ) 土壤总孔隙度：只测定a 层。因此，土壤的容重和比重也只测定a 层， 取由相同样地中3 个平行样算出的总孑l 隙度的算术平均值为该样地a 层的土壤 总孔隙度。 ( 4 ) p h 值：只测定a 层。数据处理方法同上。 2 4 3 群落结构分析 ( 1 ) s h a n n o n - w i e n e r 多样性指数公式 一s h = 一p l n p , i z i 其中，s h 黝o n w e i n e r 指数； s 群落中的类群数； p i 属于种i 的个体数r l i 在全部个体n 中的比例，即只= 雄，n 。 s h a n n o n w i e n e r 多样性指数公式表示系统中物种出现的紊乱和不确定程 度。该值越大，物种的多样性越高。该指数中包含了两个因素：a 物种的数目， 即丰富度：b 物种个体分配的均匀性8 3 1 。物种数目的增加或物种个体分配均匀性 的增加都会使多样性提高。因此，一个物种数目少而个体数多的群落与一个物种 数目多而个体数少的群落可能会得到相同的多样性指数。 ( 2 ) p i e l o u 均匀性指数 e = h | h 。= e i l n s 日= 一s ( 专i n 喜 = t n s h 。在最大均匀性条件下种的多样性； s 群落中的类群数； ( 3 ) s i m p s o n 优势度指数： c = ( 啊n ) 2 c 越大，表明多样性和均匀性越差。 ( 4 ) 群落相似性指数，采用j a c c a r d 系数公式【8 4 】： c 口= a + 6 一c 式中：口结合指数； a a 群落类群数； b _ b 群落类群数； c a b 两群落共有的类群数； 其中q 值在：1 o o 7 5 ，表示两群落极相似 o 7 5 o 5 ，表示中等相似； 0 5 o 2 5 ，表示中等不相似； 0 2 5 o ， 表示极不相似。 2 5 技术路线 在明确实验目的的前提下，根据地图及航片初步确定土地利用的几种类型， 结合实地考察的情况进行可行性分析，最终确定土地利用类型的种类及样地的位 置。在此基础上，逐月采样，带回实验室进行分析。分析主要有两种：一种是对 各土地利用类型下土壤动物的群落结构进行分析；另一种则是对各类型下土壤的 理化性质进行分析。对于群落结构特征：首先针对各样地每月所获信息，分析各 土地利用类型中土壤动物的优势类群，群落结构特征，空间分布规律，并结合群 落间的相似性分析，推测该地区可能的土壤动物的优势类群。另一方面，结合土 壤的理化性质实验所得的数据，分析其对各样地中土壤动物分布的影响。最后综 合两方面的内容，完成论文。 技术路线的框图结构，如图5 所示： 图5论文技术路线图 3 结果与分析 3 1 土壤动物的组成与数量 研究期间，在3 个样地9 个样点4 8 6 个土样中，共获取土壤动物3 8 6 3 个，共2 7 个类群( 表2 ) ( 各土壤动物类群形态参见附录1 ) 。其中，线蚓类、螨类、弹尾类、 蚯蚓类、腹足类( 螺) 、双翅类幼虫、线虫类等分布的较为广泛，而妊类、倍足 类、同翅类幼虫、蜚蠊类、拟蝎类则只出现在某一种样地中。农田中共捕获土壤 至! 至旦主垫型里鲞型i 圭茎垫塑耋登墨尘堡鍪塑壅耋! ：! ! ! ：= 三! ! ! ：! ! ： 士壤动物类群2 0 0 2 92 0 0 2 1 02 0 0 211 农田废弃地绿地农田废弃地绿地 农田废弃地绿地 1线蚓类4 29 22 11 1 3 2 0122 3 i 2 螨类1 61 43 03 13 06 011 01 8 3 弹尾类 4 31 43 11 5 188 37 87 1 2 9 4 蚯蚓类 2 622 31 241 7 5 等翅类21i4 6 腹足类( 螺)1 4 2 1 71 331 923l o 7 甲壳类( 鼠妇)51 1 1 3 双翅类幼虫 3i i174 04 272 5 9 双翅类成虫1131 1 0 鞘翅类幼虫 i144 6 1 2 1 1 鞘翅类成虫353l13 12石蜈蚣类4 141 1 1 3 地蜈蚣类 7121 31 3 1 4 线虫类1451 67 44l o4 4 i s 半翅类成虫1 1 6 膜翅类( 蚁) 461 025 1 7 鳞翅类幼虫 l2 1 8 蜘蛛类1l2325l 1 9 结合类 11 1 2 0 双尾类113 2 1 直翅类 1321 2 2 妊类1 2 3 同翅类幼虫 1 2 4 缨翅类li 2 5 倍足类 1 2 6 蜚蠊类 2 7 拟蝎类 个体总数1 2 35 22 0 52 4 11 3 15 9 51 0 65 35 0 0 类群数 1 491 81 2