蘇志剛，熊纓，孫剛

（1.深圳信息職業(yè)技術(shù)學院交通與環(huán)境學院,廣東 深圳 518172;2.長春師范大學研究生部,吉林 長春 201621）

以土壤動物為指標的長春南湖公園土壤環(huán)境評價

蘇志剛1，熊纓1，孫剛2

（1.深圳信息職業(yè)技術(shù)學院交通與環(huán)境學院,廣東 深圳 518172;2.長春師范大學研究生部,吉林 長春 201621）

本文分析了長春南湖公園綠地環(huán)境中土壤動物的種類、數(shù)量構(gòu)成，并以土壤動物為指標，對土壤環(huán)境進行了評價，據(jù)此為公園林地的建設(shè)和管理提出了建議。

城市綠地，土壤動物，群落，人為干擾

生物監(jiān)測是利用生物個體、種群或群落對環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應來闡明環(huán)境污染狀況，從生物學角度為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和評價提供依據(jù)。它不僅具有簡便和易于推廣的優(yōu)點，而且在某些方面還是理化監(jiān)測所不及的。如生物反映了環(huán)境中各種元素的綜合影響，而理化指標只反映環(huán)境因素中若干因素的作用，生物能反映區(qū)域環(huán)境污染物的長期效應，而理化監(jiān)測則往往是取樣瞬間的結(jié)果；有時自然界的一些生物對某些污染物十分敏感，甚至在理化分析儀器都難以檢驗的情況下就反應出來。以往對土壤污染的生物監(jiān)測研究較少，曾有應用蚯蚓來監(jiān)測土壤的重金屬污染的，但由于蚯蚓密度小，需要挖取大量土壤，既破壞大片地表又耗費人力，應用時有許多不便。最近，日本土壤動物學專家青木淳一根據(jù)對土壤中各種動物的生活習性、棲息環(huán)境及種群數(shù)量等的分析，提出了應用土壤動物進行環(huán)境監(jiān)測和評價的設(shè)想，并進行了初步嘗試。

長春南湖公園位于長春市區(qū)南部偏西，始建于1935年，是長春市最大的公園，園內(nèi)現(xiàn)有各種樹木60余種8萬多株，園內(nèi)地勢平坦，水域面積大。近年來，長春南湖公園陸地環(huán)境由于人類活動的干擾受到破壞，地表植物的蓋度逐漸減少，樹木病蟲害嚴重，枯枝死樹現(xiàn)象大量出現(xiàn)，地表植物的蓋度逐漸減小，裸地、半裸地面積逐漸增大，大自然的野趣在漸漸喪失。研究其綠地中的土壤動物，對于了解城市綠地土壤動物的種類數(shù)量構(gòu)成、垂直變化規(guī)律，以其為指標進行環(huán)境評價，可以為公園綠地整治提供基礎(chǔ)依據(jù)。土壤動物對土壤環(huán)境的微弱變化具有敏銳反應，利用土壤動物變化對土壤環(huán)境進行評價，可為合理安排公園林地，建造良好的林型，使樹木正常生長發(fā)育提供指導意見。

工作方法

2011年9—10月和2012年1月，對長春南湖公園綠地環(huán)境進行了兩次取樣，取樣前，依據(jù)植被狀況及其分布，將公園綠地環(huán)境劃分為居民區(qū)雜木林，落葉松林、橋西楊樺林、稀樹林、矮雜木林、常綠松林、草地等七種生境。每一生境內(nèi)又根據(jù)人類活動對林下地表植物的干擾程度分為強干擾（林下地表植物蓋度0—30%）、中干擾（林下地表植物蓋30%—60%）、弱干擾（林下地表植物蓋度60%——100%）三種取樣點，同時在南湖賓館院內(nèi)選三處幾乎無人類活動干擾的雜木林作為對照進行土壤動物取樣。

第一次取樣，每個生境中的每個取樣點按0—5cm、5—10cm、10—15cm三層進行取樣。每層分別取25×25cm2的手檢用土樣一個，3.2×3.2×πcm2的Tullger法用土樣四個。2×2×πcm2的Baermann法用土樣一個，第二次取樣是根據(jù)下雪前的標志進行的。這次取樣沒取25×25cm2的手檢用土樣，所采土樣運回實驗室進行分離提取，時間為24小時。

一般土壤動物采用青木淳一的大類別分類法，鑒定至類群（綱、目）水平，土壤昆蟲類鑒定至科水平，土壤甲螨類鑒定至屬水平。因土壤動物中幼體個體較多并且幼體同成體的生態(tài)位不同，因而將幼體單列，和成體分開。

1 結(jié)果分析

1.1 土壤動物群落的種類和數(shù)量組成

調(diào)查期間，在南湖公園八個類型的生境中，共獲土壤動物969077頭，分隸于5門8綱，鑒定出21目86科，其中甲螨為20科28屬。

調(diào)查所得的969077頭土壤動物，共分為24類，以線蟲類為優(yōu)勢類群，占總個體數(shù)的88.41%，蜱螨類和彈尾類為常見類群，分別占總個體數(shù)的8.54%和2.04%，三者共占總個體數(shù)的98.99%，為南湖公園土壤動物的主體，其余各類群均為稀有類群，共占總個體數(shù)的1.01%。

1.2 不同干擾強度下的土壤動物群落種類數(shù)量比較

在南湖公園綠地的四類人為干擾程度環(huán)境中，所獲土壤動物群落的類群數(shù)、個體數(shù)及個體數(shù)占總個體數(shù)的百分比如下（表1）。

表1 不同干擾強度下土壤動物群落的種類、數(shù)量Tab.1 Species and quantity of soil animal communities under different disturbance intensity

由表1可知，人類活動的干擾程度直接影響著土壤動物群落的類群數(shù)和個體數(shù)，隨著人類活動干擾程度的增加，土壤動物群落的類群數(shù)和個體數(shù)都逐漸減少，其中土壤昆蟲類的變化也基本反映了這一情況（表2）。

由表2可知，不同干擾程度下土壤動物群落的優(yōu)勢類群和常見類群基本沒變，即線蟲類、蜱螨類和彈尾類，并在個體數(shù)中占有絕對優(yōu)勢，達98.67%—99.61%，在這一點上，看不出人為活動影響的痕跡。

表2 不同干擾強度下土壤動物群落的優(yōu)勢類群和常見類群Tab.2 Preponderant group and common group of soil animal communities under different disturbance intensities

2 不同干擾強度下土壤動物的垂直分布

由表2和圖1可以看出，隨著人類活動干擾強度的增大，土壤動物種類的表聚性逐漸下降。但由于種類減少，種間競爭降低，利于個別適應能力強的類群繁衍。因此，個體數(shù)量的表聚性仍很強，若就其中的土壤昆蟲類而言，仍可看出隨人類干擾強度的增加，土壤昆蟲類種類的表聚性不斷下降，同時也能看出人類干擾活動對土壤昆蟲類個體數(shù)量表聚性的影響，個體數(shù)量最多的層次由地表向地下逐漸移動（表3，圖2），這里需要指出，在對照生境，0—5cm土壤昆蟲數(shù)量遠低于5—10cm和10—15cm層的數(shù)量，這是由于對照生境的自身條件決定的，本文調(diào)查的主體是公園綠地，因公園綠地受人類活動影響大，地面枯枝落葉層極薄或根本沒有，所以取樣時按5cm一層取樣而沒按土壤發(fā)生層次取樣，這樣在對照生境中，0—5cm層主要是一些未分解好的枯枝落葉，這些枯枝落葉雖然可作為土壤動物的食物來源，但由于該層和外界直接接觸，環(huán)境因子變化幅度大，特別是溫度和濕度的變化幅度遠大于真正土壤環(huán)境，加上這里陽光投射力強（因灌木和地表都較少），所以環(huán)境質(zhì)量不好，由于上述原因，土壤微生物不適于在這里生存，土壤微生物一方面可稱為土壤動物的食品加工師，經(jīng)它們處理過的枯枝落葉更被土壤動物所喜食，另一面又可直接作為某些土壤動物的食物。因此，這一層中土壤動物的種類數(shù)量較小，特別是在土壤昆蟲中，表現(xiàn)更為明顯。

圖1 不同干擾強度下土壤動物類群的垂直變化Fig.1 Vertical change of soil animal groups under different disturbance intensities

表3 不同干擾強度下土壤動物群落種類和數(shù)量的垂直分布Tab.3 Vertical distribution of soil animal communities species and quantities under different disturbance intensities

3 各取樣點的聚類分析

南湖公園綠地環(huán)境各個取樣點（對照生境算一個取樣點）之間差異程度如何？僅僅按照地表植物的蓋度來劃分是否合適？為探討這一問題，筆者利用系統(tǒng)聚類分析方法，以22個取樣點的土壤動物類群數(shù)、線蟲類的個體數(shù)、蜱螨類的個體數(shù)、彈尾類的個體數(shù)、土壤昆蟲科數(shù)、土壤有機質(zhì)含量等六個變量對環(huán)境進行了系統(tǒng)聚類分析，采用相似系數(shù)矩陣公式：

圖2 不同干擾強度下土壤昆蟲科數(shù)的垂直變化Fig.2 Vertical change of soil insect family numbers under different fisturbance intensities

Rij為相似系數(shù)，n為樣品數(shù)，m為指標數(shù)，通過原始數(shù)據(jù)中心化和最長距離法，得聚類譜系圖（圖3）。

由圖3我們可以看出，若在5×108的距離上劃一直線，則可把22個取樣點（賓館雜木林是唯一個取樣點）劃分相關(guān)程度很低的三大類。Ⅰ：賓館雜木林；Ⅱ：居民區(qū)雜木林的弱干擾環(huán)境、落葉松林的弱干擾環(huán)境、橋西楊樺林的弱干擾環(huán)境和矮雜木林的弱干擾環(huán)境；Ⅲ：其它強干擾環(huán)境、中干擾環(huán)境及Ⅱ以外的弱干擾環(huán)境?；菊f明人類活動對公園綠地地表植物蓋度的影響按正反饋機制傳遞給土壤亞系統(tǒng)，從對地表植物的影響程度可以推斷出對土壤生態(tài)環(huán)境的破壞程度。

圖3 各取樣點的聚類譜系圖Fig.3 Cluster pedigree chart of sampling spots

4 以土壤動物為指標的土壤環(huán)境評價

（一）以大型土壤動物為指標的土壤環(huán)境評價

在野外利用手拾法能收集到的土壤動物，其中包括一些Tullgren法分離出來的，用肉眼可清楚看到的種類，稱之為大型土壤動物。

評價方法：根據(jù)前人經(jīng)驗，將各種干擾程度環(huán)境中采集到的大型土壤動物（表4）分組。A組是對自然破壞和人為活動干擾最敏感的動物群，對各類群動物各打5分，從表4可知，A組動物群出現(xiàn)于若干擾和對照生境，并以對照生境為多。B組動物群為稍敏感動物群，對其中各類群動物各打3分，在表中可以看到，各干擾生境雖然都有B組中的動物群出現(xiàn)，但其數(shù)量差別很大，強干擾生境僅一類，其他生境7-8類。C組動物群為最不敏感的動物群，分別打1分。以100分為滿分來評價環(huán)境的人為干擾程度：

人為干擾強度的評分=100-A組動物群數(shù)×5-B組動物群數(shù)×3-A組動物群數(shù)×1

其評分越低，越接近零分，說明受人類活動干擾的程度越低，環(huán)境的自然性越高。

結(jié)果，根據(jù)地表草本植物蓋度所劃分的三類干擾生境中，強干擾生境的評分為91分，中干擾生境的評分為72分，弱干擾生境的評分為59分，而位于南湖賓館院內(nèi)的對照生境的評分為56分，與弱干擾生境相當接近。說明利用大型土壤動物的評價與利用地表草本植物蓋度的劃分方法一致。

如果我們把人為干擾強度的評分每20分劃為一級：由0-100分別為自然本底、輕干擾、中干擾、較重干擾和嚴重干擾，則南湖公園綠地中人為活動對地面草被植物干擾強的地方為嚴重干擾，中干擾環(huán)境為較重干擾、弱干擾的地方和對照生境為中干擾，干擾源就是人類的踐踏活動。

表4 以大型土壤動物為指標的土壤環(huán)境評價Tab.4 Soil environmental assessment indexed by large-scale soil animals

（二）利用甲螨獨特性指數(shù)（Pc）對土壤環(huán)境的評價

我們知道，在自然程度高，幾乎沒有人為干擾的環(huán)境，混生著生態(tài)幅廣、狹、中的各種類群，隨著環(huán)境自然程度的降低，首先是生態(tài)幅狹的種類消失，環(huán)境進一步惡化則中等生態(tài)幅度的種類消失，最后是生態(tài)幅度廣的種類消失。但有一點需要注意，在最惡劣的環(huán)境，不僅僅是生態(tài)幅廣的種類消失，同時又出現(xiàn)了新的僅生活于惡劣環(huán)境的特殊種類。根據(jù)這種思想，青木淳一統(tǒng)計分析了34個地區(qū)的73屬土壤甲螨，并根據(jù)各屬的出現(xiàn)頻度（生態(tài)幅）分別打0—5分（生態(tài)幅度最廣的屬打1分，最狹的屬打5分）?，F(xiàn)將調(diào)查地點的各屬評分整理如下（表5）。

表5 不同干擾強度下土壤0 —5cm層的Pc評價Tab.5 Pc estimation of soil layer 0-5cm under different disturbance intensity

獨特性指數(shù)，簡稱Pc，是計算群落中各個屬得分的平均值的，即

Gi為i屬的得分，S為出現(xiàn)屬的數(shù)目。

所謂獨特性指數(shù)是以綜合構(gòu)成群落的各個分類單位棲息幅度（生態(tài)幅）的廣狹來計算的。某一類群包含多數(shù)棲息幅狹的屬（得分高的屬），那么它的獨特性指數(shù)就高，定為“獨特的群落”，相反，棲息幅度廣的種類（得分低的屬）多的群落，其獨特性指數(shù)低，就定為“常見的群落”。

因為獨特性指數(shù)是說明群落本身結(jié)構(gòu)特色的一個性質(zhì)，所以從環(huán)境科學的立場看，獨特性指數(shù)有其重要意義。即在正常良好狀態(tài)的環(huán)境中，其土壤甲螨類群落有棲息幅廣的屬和狹的屬，而在人為干擾的惡劣的土壤環(huán)境中，其土壤甲螨類群落幾乎大多由棲息幅度廣的屬構(gòu)成，甚至出現(xiàn)特有的屬（0分的屬）。

由表5我們可以看出，在人類活動干擾強的裸地和半裸地環(huán)境，即強干擾環(huán)境，其獨特性指數(shù)為0.67，而在中干擾，弱干擾和對照環(huán)境，獨特性指數(shù)均大于等于3.00，說明強干擾環(huán)境土壤嚴重退化。這和利用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的評價是一致的。

綜合上述二種評價，我們認為南湖公園綠地環(huán)境中，人類活動對地表草本植物破壞嚴重的，草被植物蓋度不足30%的土壤環(huán)境已嚴重退化，隨著人類活動干擾強度的減弱，地表草被植物蓋度的增加，環(huán)境漸漸趨于好轉(zhuǎn)，土壤走向再成熟的途徑，其中人為干擾弱的生境表現(xiàn)最好。

5 對南湖公園綠地環(huán)境建設(shè)和管理的建議

根據(jù)對南湖公園綠地環(huán)境土壤動物的調(diào)查分析和土壤環(huán)境的評價，使我們對南湖公園的綠地環(huán)境有了較詳盡的認識。從生態(tài)學角度看，南湖公園綠地環(huán)境最大的病癥是物質(zhì)循環(huán)過程的阻斷，病因是人類活動的影響。由于游人活動的干擾，最明顯的直觀表現(xiàn)是地面草本植物減少，土壤被踏實。由于地表物的減少，枯枝落葉易被風吹走，致使枯枝落葉層變薄以至消失，這樣，由于土壤被踏實，土壤的通氣性、保水性降低，枯枝落葉的減少，使土壤腐殖質(zhì)層變薄，土壤養(yǎng)分降低。腐殖質(zhì)層可以認為是土壤亞系統(tǒng)的保護層，它的減少，使土壤的含水量、土溫變化幅度增大，以上因素的變化又引起土壤微生物，土壤動物種類和數(shù)量的減少，進而使有機物質(zhì)還原的速度降低，使植物從土壤中吸收的營養(yǎng)物質(zhì)量減少，植物營養(yǎng)缺乏，長勢不好，以至出現(xiàn)枯枝枯葉和死樹現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在南湖公園極易見到。因此，要使公園綠地上的植物正常生長發(fā)育，必須從生態(tài)學角度對公園綠地進行整治和管理。

為了保證物質(zhì)循環(huán)的暢通，必須改進單一喬木樹種成林的做法，發(fā)展多層次雜木林，注重林內(nèi)垂直結(jié)構(gòu)的復雜性，在原有喬木林內(nèi)，栽植灌木。這樣既能增加林份結(jié)構(gòu)，使群落的多樣性指數(shù)增大，使群落的穩(wěn)定性提高，又能依靠灌木來減小游人的干擾范圍，使地表草本植物發(fā)展起來，增加枯枝落葉的厚度和土壤有機成分，恢復土壤的自然的物理性質(zhì)，進而使土壤成熟，增加土壤生物量，使物質(zhì)循環(huán)暢通。

為改善現(xiàn)有的土壤不良性狀，必須克服以前的不良管理習慣，禁止在公園內(nèi)打草和焚燒落葉，以增大土壤有機肥力。落葉經(jīng)土壤生物的還原作用，可以變?yōu)橹参锬苤苯游盏臓I養(yǎng)物質(zhì)，重新用于植物的生活。若燒掉或打走，只能使土壤愈來愈貧瘠，不利于植物的生長。

6 結(jié)論

南湖公園綠地環(huán)境土壤動物類群非常豐富，本次調(diào)查獲得土壤動物969077頭，分隸于5門8綱，鑒定出21目86科，其中土壤昆蟲為12目52科，土壤甲螨為20科28屬。

隨著人類干擾活動的加強，土壤動物的類群數(shù)和個體數(shù)都呈遞減趨勢。但在不同干擾程度下，土壤動物的優(yōu)勢類群和常見類群變化不大。土壤動物的個體數(shù)量仍與線蟲類，蜱螨類和彈尾類的個體數(shù)量密切相關(guān)，仍以這三者為優(yōu)勢類群和常見類群。

人類活動對土壤動物群落的影響主要集中在土壤表層，使土壤動物類群的表聚性降低，但隨著深度的增加，這種影響越來越小。

人為活動對地面草被植物的影響基本體現(xiàn)了它對土壤環(huán)境的影響，在南湖公園，地表植物蓋度反映了環(huán)境土壤質(zhì)量，隨著地表植物蓋度的增加，土壤逐漸走向再成熟。

對南湖公園綠地環(huán)境的整治應從生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的角度著手，建立復雜林份，保留枯枝落葉。

References)

[1]劉長海等.陜北棗林土壤動物與土壤因子關(guān)系研究.西北大學學報(自然科學版),2012,42(3),429-433.LIU Chang-hai et al.Soil fauna and soil factors of jujube forest in Northern region of Shaanxi Province.Journal of Northwest University(Natural Science Edition),2012,42(3),429-433.(in Chinese)

[2]劉長海等.延安市綠地生境春季大型土壤動物群落結(jié)構(gòu)研究.甘肅科學學報,2011,23(3),41-44.LIU Chang-hai et al.Community Structure in Spring of Soil Macro-fauna in Greenbelt Habitat in Yan'an City,Shaanxi Province.Journal of Gansu Sciences,2011,23(3),41-44.(in Chinese)

[3]葛寶明,張華彬.我國城市綠地土壤動物群落的研究進展.安徽農(nóng)業(yè)科學,2012,40(11),6554-6555,6558.GE Bao-ming et alAdvances in Soil Animal Community at Urban Green Space in China.Journal of Anhui Agricultural Sciences,6554-6555,6558.(in Chinese)

[4]董煒華,魏鍵,劉冠珠.長春師范學院校園大型土壤動物生態(tài)分布特征.長春師范學院學報(自然科學版),2011,30(5),68-71.DONG Wei-hua,WEI Jian,LIU Guan-zhu.Research on the Ecological Distribution of Soil Macrofaunas in Changchun Normal University.Journal of Changchun Teachers College(Natural Science Edition),2011,30(5),68-71.(in Chinese)

Soil environmental assessment of Changchun Nanhu Park indexed by soil animals

SU Zhigang1,XIONG Ying1,SUN Gang2
(1.Academy of traffic and environment,Shenzhen institute of information technology,Shenzhen 518172,P.R.China;2.Department of Graduate Affairs,Changchun Normal University,Changchun 201621,P.R.China)

The species and quantity constitution of soil animals in green space invironment of Changchun Nanhu Park are analysed in this article.The soil environment is estimated indexed by soil animals.And some suggestions to construction and management of park forest land are proposed.

city green space;soil animal;community;artificial disturbance

S154.5

：A

1672-6332（2014）03-0082-06

【責任編輯：高潮】

2014-02-20

國家自然科學基金（項目編號：31370475）：生物擾動條件下稻田水層-底棲界面耦合生態(tài)動力學研究

蘇志剛（1964-），男（漢），吉林人，博士，編審。主要研究方向：植被格局，園林生態(tài)。E-mail:suzg@sziit.com.cn