新疆西天山雪岭云杉林不同海拔高度大型土壤动物群落结构特征

刘淑琪; 崔东; 刘文新; 孜尼哈尔·祖努尼江; 黄菊英; 刘璇; 吕立琴; 武玉鑫

doi:10.19336/j.cnki.trtb.2022070701

新疆西天山雪岭云杉林不同海拔高度大型土壤动物群落结构特征

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022070701

刘淑琪^{1, 2, 3,},
崔东^{1, 2, ,},
刘文新^{1, 2},
孜尼哈尔·祖努尼江^{1, 2},
黄菊英^{1, 2},
刘璇^{1, 2},
吕立琴^{1, 2},
武玉鑫^{1, 2}

1.
伊犁师范大学资源与生态研究所，新疆伊宁 835000
2.
伊犁师范大学生物与地理科学学院，新疆伊宁 835000
3.
沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁沈阳 110866

基金项目: 中科院西部之光项目（2019-XBQNXZ-A-009）和伊犁师范大学“学实高层次人才岗位”项目（YSXSGG22001）资助

详细信息

作者简介:
刘淑琪（1996−），女，河南新乡人，博士研究生在读，主要研究方向为土壤动物生态学。E-mail: 1298583898@qq.com

通讯作者:
E-mail: cuidongw@126.com

中图分类号: S154.5
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出版历程
- 收稿日期: 2022-07-07
- 录用日期: 2022-12-17
- 修回日期: 2022-12-11
- 网络出版日期: 2023-10-21
- 刊出日期: 2023-10-06

Community Structure Characteristics of Soil Macro-fauna Communities in Different Altitudinal Plots under Picea schrenkiana in Western Tianshan Mountains, Xinjiang

LIU Shu-qi^{1, 2, 3
,},
CUI Dong^{1, 2
, ,},
LIU Wen-xin^{1, 2},
ZINHAR·ZUNUNJAN^{1, 2},
HUANG Ju-ying^{1, 2},
LIU Xuan^{1, 2},
LV Li-qin^{1, 2},
WU Yu-xin^{1, 2}

1.
Institute of Resources and ecology, Yili Normal University, Yining 835000, China
2.
College of Biology and Geography Sciences, Yili Normal University, Yining 835000, China
3.
College of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China

摘要

摘要: 目的明确新疆西天山不同海拔高度雪岭云杉林下大型土壤动物群落的组成、分布特征和多样性，为当地森林资源生态系统健康评价、土地利用管理及资源可持续利用提供土壤动物学依据。方法选取新疆西天山不同海拔高度雪岭云杉林样地(Ⅰ, 海拔1414 m；Ⅱ，海拔1595 m；Ⅲ, 海拔1724 m；Ⅳ，海拔1868 m )，使用手捡法收集云杉林下大型土壤动物，采用单因素方差分析（One-way ANOVA）和最小显著差异法（LSD）比较大型土壤动物群落不同数据组间的差异，采用冗余分析（Redundancy analysis, RDA）排序方法分析土壤动物群落物种重要值与环境变量的关系。结果四个样地共捕获大型土壤动物427只，隶属于3门7纲16目23科。四个样地垂直分布特征表现为样地Ⅱ大型土壤动物平均密度在7月的表聚性特征较为明显，随着土层深入呈现递减趋势，其它样地无明显的分布规律。大型土壤动物多样性指数、均匀度指数、优势度指数和丰富度指数在不同海拔高度均有所不同，样地Ⅰ大型土壤动物的多样性指数、均匀度指数和丰富度指数为四个海拔中最高。各个样地杂食性大型土壤动物的个体密度所占4个功能群个体密度总量的比例均为最低；植食性、腐食性和捕食性大型土壤动物的个体密度所占个体密度总量的比例则高达90%以上。土壤环境因子对大型土壤动物群落的生态分布有一定影响，其中土壤的全钾和硝态氮对大型土壤动物群落多样性以及分布有较高影响。结论低海拔雪岭云杉林下大型土壤动物种类丰富，有机质、全氮、速效磷和pH对大型土壤动物群落的影响偏小。
- 针叶林 /
- 土壤动物 /
- 生态分布 /
- 季节动态 /
- 环境因子
Abstract: Objective The aims were to understand the characteristics of soil fauna community structure composition, distribution and diversities in different altitudes under Picea schrenkiana in the Western Tianshan Mountains, which will provide soil zoological basis for local forest resource ecosystem health assessment, land use management and sustainable utilization of resources. Method The soil fauna under P. schrenkiana at different altitudes (1414 m, plot-Ⅰ; 1595 m, plot-Ⅱ; 1724 m, plot-Ⅲ and 1868 m, plot-Ⅳ) were selected as the research object. One way ANOVA and least significant difference (LSD) were used to compare the differences between different data groups of soil macro-fauna communities at different altitudinal plots under P. schrenkiana, and redundancy analysis was used to analyze the relationship between the species important values of soil fauna community and environmental variables. Result The results showed that a total of 427 macro-fauna were captured, belonging to 23 families, 16 orders (suborders), 7 classes, 3 phyla. The vertical distribution characteristics of four plots showed that the average density of soil macro-fauna in plot-Ⅱ had obvious surface aggregation characteristics in July, and showed a decreasing trend with the depth of the soil layer, while there was no obvious distribution in other plots. The diversity index, evenness index, dominance index and richness index of soil macro-fauna were different at different altitude plots. The diversity index, evenness index and richness index of soil macro-fauna in plot-Ⅰ were the highest among four plots. Among the four functional groups (herbivorous, saprophytic, predatory and omnivorous), the proportion of the individual density of omnivorous macro-fauna to the total individual density of the four functional groups in each plot was the lowest and the individual density of the other feeding habits macrofauna accounted for more than 90% of the total individual density. Moreover, soil environmental factors had a certain impact on the ecological distribution of soil macro-fauna, in which total potassium and nitrate nitrogen had a higher impact on the diversity and distribution of soil macro-fauna. Conclusion There were rich species of soil macro-fauna communities at the lower altitudinal plots under P. schrenkiana, and the effects of soil organic matter, total nitrogen, available phosphorus and pH on the macro-fauna community were little.
- Coniferous forest /
- Soil fauna /
- Ecological distribution /
- Seasonal dynamics /
- Environmental factor

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图 1 不同海拔高度大型土壤动物的水平分布

大写字母 A、B、C 代表同一月份不同样地之间的显著差异（ P < 0.05）；小写字母 a、b、c 代表同一样地不同月份的显著特征（ P < 0.05）。

Figure 1. Horizontal distribution of macro-fauna in different altitude plots

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图 2 不同海拔高度大型土壤动物的垂直分布

大写字母 A、B、C 代表同一层不同样地的显著差异（ P < 0.05）；小写字母 a、b、c 代表同一样地不同层的显著特征（ P < 0.05）。

Figure 2. Vertical distribution of macro-fauna in different altitude plots

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图 3 不同海拔高度土壤动物的多样性特征（均值 ± 标准误）

大写字母A和B代表同一月份不同样地之间的显著差异（ P < 0.05）；小写字母 a和b 代表同一样地不同月份的显著特征（ P < 0.05）。

Figure 3. Diversity characteristics of soil fauna in different altitude plots (Mean ± SE)

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图 4 不同海拔高度土壤动物功能类群组成

Figure 4. Composition of soil fauna functional groups in different altitude plots

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图 5 土壤动物群落和土壤环境因子的RDA排序图

SOM，土壤有机质；TN，全氮；TP，全磷；TK，全钾；P，速效磷；K，速效钾；NN，硝态氮；AN，铵态氮；正蚓科， Lumbricidae; 蜘蛛目，Araneida; 盲蛛目，Phalangida; 石蜈蚣科，Lithobiidae; 地蜈蚣科，Geophilidae; 蠼螋科，Labiduridae; 隐翅虫科， Staphylinidae; 叩甲科，Elateridae; 露尾甲科，Nitidulidae; 象甲科，Curculionidae; 步甲科，Carabidae; 蚁科，Formicidae; 鞘翅目幼虫，Coleoptera Larvae; 双翅目幼虫，Diptera Larvae

Figure 5. Redundancy analysis（RDA）of composition of the soil fauna with soil environmental factors

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表 1 研究区自然概况

Table 1. Natural condition of study sites

样地 Plot	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
海拔（m）	1414	1595	1724	1868
经度	82°47′27″E	82°49′51″E	82°49′16″E	82°48′56″E
纬度	43°11′36″N	43°08′44″N	43°07'25''N	43°06′04″N
坡度（°）坡向	20 北坡	4 北坡	35 北坡	3 北坡
人为干扰程度	弱	强	弱	弱

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表 2 不同海拔样地大型土壤动物密度统计

Table 2. Density statistics of macro-fauna in different altitude plots

土壤动物类群 Soil fauna	样地Ⅰ Plot-Ⅰ		样地Ⅱ Plot-Ⅱ		样地Ⅲ Plot-Ⅲ		样地Ⅳ Plot-Ⅳ
土壤动物类群 Soil fauna	平均密度（个 m⁻²） Mean density （ind m⁻²）	占比（%） Percentage	平均密度（个 m⁻²）（ind m⁻²）	占比（%） Percentage	平均密度（个 m⁻²）（ind. m⁻²）	占比（%） Percentage	平均密度（个 m⁻²）（ind m⁻²）	占比（%） Percentage
正蚓科	33.78	17.76	62.22	31.82	80	36.89	28.44	18.18
琥珀螺科					1.78	0.82
鼠妇科	1.78	0.93
蜘蛛目	21.33	11.21	16.00	8.18	3.56	1.64	5.33	3.41
盲蛛目	1.78	0.93	3.56	1.82	3.56	1.64
球马陆科			3.56	1.82			8.89	5.68
石蜈蚣科	17.78	9.35			16	7.38	1.78	1.14
地蜈蚣科	16.00	8.41	30.22	15.45	39.11	18.03	80	51.14
叶蝉科	1.78	0.93
蝗科	1.78	0.93
蠼螋科	1.78	0.93			10.67	4.92
盾蝽科	3.56	1.87
金龟子科			1.78	0.91
隐翅虫科	5.33	2.80	5.33	2.73	10.67	4.92
叩甲科	10.67	5.61
露尾甲科	10.67	5.61
象甲科	3.56	1.87					7.11	4.55
瓢虫科	1.78	0.93
步甲科	23.11	12.15	7.11	3.64	17.78	8.20	3.56	2.27
拟步甲科	1.78	0.93
毛蚊科	1.78	0.93
麻蝇科			1.78	0.91
茧蜂科	1.78	0.93
小蜂总科	1.78	0.93
蚁科	5.33	2.80	14.22	7.27	10.67	4.92	7.11	4.55
鞘翅目幼虫	16.00	8.41	44.44	22.73	21.33	9.84	10.67	6.82
双翅目幼虫	3.56	1.87	5.33	2.73	1.78	0.82	1.78	1.14
鳞翅目幼虫	1.78	0.93					1.78	1.14
平均密度（ind. m⁻²）	190.22	100	195.56	100	216.89	100	156.44	100
总类群数	24		12		12		11
注：优势类群（ > 10%），常见类群（1% ~ 10%），稀有类群（ < 1%）。

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表 3 RDA排序摘要

Table 3. RDA ordination summary

排序轴 Axes	排序轴1 Axis1	排序轴2 Axis2	排序轴3 Axis3	排序轴4 Axis4
特征值	0.131	0.058	0.030	0.028
物种－环境相关性	0.739	0.565	0.686	0.502
物种累积百分比方差	13.1	18.9	21.9	24.7
物种－环境关系方差的累积百分比	45.8	66.1	76.6	86.5
特征值总和		1
典范值总和		0.286

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表 4 环境因子的重要性排序

Table 4. Importance ranking of soil environmental factors

环境因子 Environmental factor	重要性排序 Importance ranking	解释量（%） Percentage of interpretation	F	P
硝态氮	1	7.1	3.542	0.002
全钾	2	6.5	3.203	0.006
有效氮	3	5.1	2.488	0.022
全磷	4	4.6	2.235	0.028
速效钾	5	4.4	2.138	0.046
pH	6	3.9	1.842	0.084
速效磷	7	3.0	1.411	0.178
有机质	8	2.0	0.940	0.432
全氮	9	1.7	0.789	0.582

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