不同經(jīng)濟(jì)林生境甘肅鼢鼠洞道土壤理化性質(zhì)特征研究

任斌　魯策文　王田雨　何佳凝　楊桂燕　張美文　南小寧　唐天次　徐正剛

摘 要： 洞道是甘肅鼢鼠活動(dòng)的主要場(chǎng)所，營(yíng)建洞道是改變土壤微生態(tài)的重要途徑。為了解甘肅鼢鼠生存環(huán)境的特點(diǎn)以及其與周邊土壤環(huán)境的差異，本研究以陜西省彬州市韓家鎮(zhèn)白皮松樣地和永樂(lè)鎮(zhèn)花椒樣地為對(duì)象，對(duì)比分析了甘肅鼢鼠洞道區(qū)和非洞道區(qū)的土壤理化性質(zhì)和土壤養(yǎng)分特征。結(jié)果表明：甘肅鼢鼠的活動(dòng)使洞道土壤的最大持水量和毛管持水量增加，對(duì)土壤的速效磷含量存在著顯著性的影響，對(duì)于土壤溫度、土壤含水率和最小持水量、銨態(tài)氮和速效鉀的影響存在著地點(diǎn)差異。這些結(jié)果表明甘肅鼢鼠的生命活動(dòng)可以影響洞道環(huán)境土壤環(huán)境，可為甘肅鼢鼠的管理和防控提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 甘肅鼢鼠；洞道；土壤理化性質(zhì)；水土保持

中圖分類號(hào)：S763.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-3020（2023）02-0041-06

Soil Physical and Chemical Properties of Myospalax cansus Tunnel in Different Non-timber Forest Habitats

Ren Bin（1，2） Lu Cewen（1） Wang Tianyu（1） He Jianing（1，2）Yang Guiyan（1）Zhang Meiwen（2）Nan Xiaoning（1）

Tang Tianci（3） Xu Zhenggang（1）

（1. Key Laboratory of Western Forest Biological Disaster Management， State Forestry and

Grassland Administration， College of Forestry Northwest A & F University， Xianyang 712100;

2. Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region， Institute of

Subtropical Agriculture， Chinese Academy of Science， Changsha 410125;

3.Cili County Forestry Bureau of Hunan ProvinceCili 427200）

Abstract： The tunnel is the main place for the activity of Gansu zokor （Myospalax cansus ）. The construction of tunnel is an important way to change the soil microhabitat. In order to understand the characteristics of the living environment of M. cansus and its differences with the surrounding soil environment， this study took the Pinus bungeana sample plot and Zanthoxylum bungeanum sample plot in Binzhou City， Shaanxi Province as study areas and compared and analyzed the soil physicochemical properties of tunnel areas of M. cansus with control areas. The results showed that the activities of M. cansus could increase the maximum water holding capacity and capillary water holding capacity of the soil， and have a significant effect on the content of available phosphorus in the soil. There were site differences in the effects of soil temperature， soil moisture content， and minimum water holding capacity， ammonium nitrogen and available potassium. These results indicated that the life activities of M. cansus can affect the soil environment of the tunnel environment， and provide a scientific basis for the management and control of M. cansus population.

Key words： Myospalax cansus；tunnel；physical and chemical properties of soil；water and soil conservation；

地下動(dòng)物是指在其生命中大部分時(shí)間都生活在地下，而且身體和生活習(xí)性已經(jīng)適應(yīng)地下環(huán)境的一類特殊動(dòng)物[1]。其在土壤形成發(fā)育、土壤結(jié)構(gòu)和肥力保持以及促進(jìn)植物群落的次生演替和維持動(dòng)植物物種多樣性方面發(fā)揮著重要作用[2]。地下動(dòng)物對(duì)土壤環(huán)境的變化十分敏感，可以作為土壤環(huán)境變化的指示者。地下動(dòng)物通過(guò)直接的選擇性取食，改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可獲得性等方式加速土壤有機(jī)質(zhì)的分解作用，影響土壤性質(zhì)[3-4]。同時(shí)地下動(dòng)物的數(shù)量變化也受到土壤性質(zhì)的影響，土壤的理化性質(zhì)對(duì)于地下動(dòng)物的多樣性和分布有重要的影響，而地下動(dòng)物在生態(tài)系統(tǒng)中也能通過(guò)其生命活動(dòng)對(duì)土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生反向作用[5]。甘肅鼢鼠Myospalax cansus 為典型地下動(dòng)物，其挖掘和推土造丘活動(dòng)不僅能夠改變土壤的物理狀況，形成微地形變化，還能將地下的土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)移到地表，增強(qiáng)地表植被對(duì)礦物元素的利用，影響土壤養(yǎng)分循環(huán)和土壤微生物活動(dòng)[6-9]。此外，甘肅鼢鼠活動(dòng)形成的土丘和洞穴能夠有效的增加土壤通透性，降低土壤容重，從而提高土壤接納降水和涵養(yǎng)水源的能力[10]。但是，隨著鼠丘數(shù)量的過(guò)度增加，因?yàn)槭笄鹜寥乐杏写罅恳琢魇У目紫端?，分布于地表的大量鼠丘使水土流失面積變大，土壤含水量下降，減少了可被地表植被有效吸收利用的水分，草地的退化和沙化變得更加嚴(yán)重[11-13]。

甘肅鼢鼠為重要林業(yè)地下害鼠，其食性較雜，主要食物為植物的地下根莖[14-15]，喜在土壤深厚質(zhì)地疏松、草木生長(zhǎng)茂盛、土層較少翻動(dòng)、環(huán)境穩(wěn)定的地方挖洞造窩，尤其是退耕還林的幼林地或農(nóng)田地埂[16]，對(duì)油松Pinus tabulaeformis 、樟子松Pinus sylvestris var. mongholica、落葉松Larix gmelinii 、花椒Zanthoxylum bungeanum 、蘋(píng)果Malus pumila 、山楂Crataegus pinnatifida 的危害較為嚴(yán)重，楊樹(shù)、柳樹(shù)Salix babylonica 、榆樹(shù)Ulmus pumila 次之[17]。洞道是甘肅鼢鼠活動(dòng)的主要場(chǎng)所，洞道營(yíng)建也是甘肅鼢鼠改變土壤微生態(tài)的重要途徑。同時(shí)甘肅鼢鼠挖掘洞道的速度驚人，洞穴構(gòu)造復(fù)雜，通常由洞口、洞道、老窩等結(jié)構(gòu)所組成，長(zhǎng)而多分支，總長(zhǎng)度可達(dá)100余米，地下洞道縱橫交錯(cuò)，會(huì)對(duì)生境植物的根系結(jié)構(gòu)造成破壞，也會(huì)使土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變[18]。近年來(lái)對(duì)甘肅鼢鼠的研究主要集中在甘肅鼢鼠的治理和利用兩個(gè)方面[19-20]。關(guān)于鼢鼠洞道對(duì)土壤理化性質(zhì)影響的研究只有零星報(bào)道，如田永亮等人研究得出甘肅鼢鼠活動(dòng)會(huì)增加洞道上層土壤的土壤容重，降低土壤含水率，對(duì)土壤速效磷和速效鉀影響不明顯[21]。而姬程鵬等研究得出甘肅鼢鼠活動(dòng)對(duì)洞道土壤的全氮、速效磷和有機(jī)質(zhì)含量影響不顯著[22]，甘肅鼢鼠活動(dòng)對(duì)洞道土壤養(yǎng)分含量的影響趨同，但對(duì)洞道土壤養(yǎng)分的影響是否存在地點(diǎn)差異，依然需要更多的研究提供科學(xué)證據(jù)。為了解甘肅鼢鼠種群生存環(huán)境的特點(diǎn)及其對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，本研究選取白皮松Pinus bungeana、花椒地兩個(gè)不同生境樣地分析甘肅鼢鼠洞道環(huán)境特征，確定甘肅鼢鼠喜好環(huán)境，為甘肅鼢鼠的生態(tài)防治和資源利用奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 采樣地概況

本次試驗(yàn)研究區(qū)地處渭北高原西部，涇河中下游，位于陜西省彬州市（圖1），分別為韓家鎮(zhèn)（107.89°E，35.02°N，海拔1 208 m）和永樂(lè)鎮(zhèn)（108.15°E，35.22°N，海拔1 068 m）。韓家鎮(zhèn)樣地生境所生長(zhǎng)植物類型為白皮松，永樂(lè)鎮(zhèn)樣地生境所生長(zhǎng)植物類型為花椒。兩地氣候均屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫9.6℃，年平均日照時(shí)數(shù)2 260.7 h，年平均降水量588.5 mm，降雨主要集中在每年的7～9月，無(wú)霜期180 d，土壤平均pH值8.58。上述兩地甘肅鼢鼠洞道均位于地面7～10 cm處，洞道半徑約為3 cm，白皮松樣地與花椒樣地沒(méi)有顯著差別。

1.2 土壤樣品采集

在白皮松樣地和花椒樣地分別設(shè)置3個(gè)100 m ×100 m樣方，每個(gè)樣方沿對(duì)角線分別在邊角和中心附近尋找3個(gè)甘肅鼢鼠洞道，解剖洞道。利用土壤環(huán)刀分別取洞道上層土（0～10 cm）和下層土（10～20 cm），后轉(zhuǎn)入鋁盒，并做標(biāo)記。同時(shí)，使用塑封袋采集相應(yīng)土層土壤，記錄，用于后續(xù)土壤養(yǎng)分測(cè)定。在離洞道2 m遠(yuǎn)處，且附近無(wú)洞道點(diǎn)作為對(duì)照，按照相同操作同步取上層土壤和下層土壤。完成土壤采集后盡快轉(zhuǎn)回實(shí)驗(yàn)室，用于后續(xù)測(cè)定（圖1）。

1.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

研究利用土壤參數(shù)速測(cè)儀（建大仁科，RS-*-SC-2）測(cè)定鼢鼠洞道上方與下方的土層溫度、含水率和電導(dǎo)率。采用環(huán)刀法測(cè)定土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量[23]。碳酸氫鈉浸提，濾液用白皮松樣地甘肅鼢鼠洞道景觀（C）、甘肅鼢鼠洞道景觀（D）連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)速效磷[24-25]；氯化鉀浸提（液土比為10∶1），濾液用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)硝態(tài)氮和銨態(tài)氮[26]；乙酸銨提取-火焰分光光度法測(cè)速效鉀含量[27]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 18進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)不同地點(diǎn)甘肅鼢鼠洞道區(qū)域和對(duì)照區(qū)域的土壤性質(zhì)數(shù)據(jù)分析有無(wú)顯著性差異，使用Origin 2021軟件進(jìn)行分析并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘肅鼢鼠洞內(nèi)土與洞外土含水率、土壤溫度、電導(dǎo)率特征[BT）]

白皮松樣地和花椒樣地甘肅鼢鼠采食洞道區(qū)上下層土壤的溫度、含水率、電導(dǎo)率與對(duì)應(yīng)對(duì)照區(qū)相比均無(wú)明顯差異（p>0.05），但不同生境不同地點(diǎn)不同土層的上述指標(biāo)卻存在差異（圖2）。不同生境不同地點(diǎn)土壤溫度隨土層深度增加而降低，僅白皮松生境的洞道區(qū)上層（0～10 cm）土壤溫度（6.4±1.3℃）顯著高于下層（20～30 cm）土壤溫度（4.1±0.6℃）差異顯著（p<0.05）。土壤含水率隨土層深度增加而增加，花椒樣地內(nèi)，僅對(duì)照區(qū)上層土壤含水率（14.3±1.4%）顯著低于下層土壤含水率（20.8±0.9%），其他地點(diǎn)不同土層之間差異不顯著（p>0.05）。土壤電導(dǎo)率隨土層深度增加呈降低趨勢(shì)，其中在花椒樣地，對(duì)照區(qū)和洞道區(qū)上層土壤電導(dǎo)率均顯著高于下層土壤電導(dǎo)率（對(duì)照區(qū)123.3±2.5 mS·m-1 VS 114.0±2.6 mS·m-1 ，洞道區(qū)120.3±1.5 mS·m-1 VS 115.0±2.0 mS·m-1 ，p<0.05）。

2.2 甘肅鼢鼠洞內(nèi)土與洞外土保水特征

甘肅鼢鼠采食洞道土壤的保水特征（最大持水量、毛管持水量、最小持水量）總體與對(duì)照區(qū)土壤差異均不顯著（p>0.05），但土壤最大持水量、毛管持水量和最小持水量均隨土層深度的增加而降低（圖3）。其中，白皮松樣地和花椒樣地，對(duì)照區(qū)上層土壤最大持水量均顯著高于下層土壤最大持水量（白皮松生境1 577.24±64.29 g·kg-1 VS 1 250.36±130.94 g·kg-1，花椒地生境1 955.36±151.04 g·kg-1 VS 1 492.78±132.02 g·kg-1，p<0.05），但洞道區(qū)上下層最大持水量均差異不顯著（p>0.05）。對(duì)照區(qū)上層土壤毛管持水量也顯著高于下層土壤（白皮松生境1 541.11±62.40 g·kg-1 VS 1 217.69±128.85 g·kg-1，花椒生境1 897.93±154.31 g·kg-1 VS 1 464.68±121.86 g·kg-1，p<0.05），洞道區(qū)未發(fā)現(xiàn)顯著差異（p>0.05）。土壤最小持水量在白皮松生境樣地內(nèi)，對(duì)照區(qū)上層土壤顯著高于下層土壤（1 361.26±68.19 g·kg-1 VS 1 067.85±120.78 g·kg-1，p<0.05），在花椒生境樣地內(nèi)，對(duì)照區(qū)和洞道區(qū)上層土壤最小持水量均顯著高于下層土壤最小持水量（對(duì)照區(qū)1 719.34±172.14 g·kg-1 VS 1 308.37±125.79 g·kg-1，洞道區(qū)1 783.53±102.05g·kg-1 VS 1 413.84±206.52 g·kg-1，p<0.05）。

2.3 甘肅鼢鼠洞內(nèi)土與洞外土營(yíng)養(yǎng)元素特征

甘肅鼢鼠采食洞道土壤的營(yíng)養(yǎng)元素（速效磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效鉀）含量除了在白皮松樣地內(nèi)土壤的速效磷含量顯著低于對(duì)照區(qū)（p<0.05），花椒地生境內(nèi)的上層土壤速效鉀含量顯著高于對(duì)照區(qū)（p<0.05），其他含量與對(duì)照區(qū)均無(wú)顯著差異（p>0.05）（圖4）。其中，土壤速效磷含量在花椒樣地生境內(nèi)，對(duì)照區(qū)上層土壤顯著高于下層土壤（11.92±8.43 mg·kg-1 VS 3.43±0.84 mg·kg-1，p<0.05），洞道區(qū)無(wú)顯著差異（p>0.05）。土壤硝態(tài)氮含量在白皮松生境和花椒生境樣地內(nèi)上層土壤均顯著低于下層土壤（白皮松生境：對(duì)照區(qū)30.98±3.21 mg·kg-1 VS 62.49±16.94 mg·kg-1，洞道區(qū)30.16±6.88 mg·kg-1 VS 59.42±35.05 mg·kg-1；花椒生境：對(duì)照區(qū)32.26±10.10 mg·kg-1 VS 46.11±12.58 mg·kg-1，洞道區(qū)30.89±4.54 mg·kg-1 VS 71.32±43.88 mg·kg-1，p<0.05）。土壤銨態(tài)氮含量在白皮松生境樣地內(nèi)，對(duì)照區(qū)上層土壤含量顯著性低于下層土壤（31.12±7.09 mg·kg-1 VS 41.09±9.46 mg·kg-1，p<0.05）；土壤速效鉀含量在花椒生境樣地內(nèi)，對(duì)照區(qū)上層土壤速效鉀含量顯著性高于下層土壤（127.06±12.13 mg·kg-1 VS 108.15±13.92 mg·kg-1，p<0.05），洞道區(qū)均無(wú)顯著差異（p>0.05）；在白皮松生境的不同實(shí)驗(yàn)區(qū)，上層土壤速效鉀含量均顯著高于下層土壤（對(duì)照區(qū)129.14±26.11 mg·kg-1 VS 81.79±6.15 mg·kg-1，洞道區(qū)：149.89±61.09 mg·kg-1 VS 87.94±12.37 mg·kg-1 p<0.05）。

3 討論與結(jié)論

土壤作為自然植被生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，當(dāng)土壤的物理環(huán)境和養(yǎng)分狀況發(fā)生變化時(shí)就有可能導(dǎo)致地上植物群落和地下生物群落發(fā)生變化，而地上植物和地下生物的生命活動(dòng)也會(huì)對(duì)土壤環(huán)境造成一定的影響。高原鼢鼠在地下的挖掘過(guò)程構(gòu)造了復(fù)雜的地下洞道系統(tǒng)，采食和排泄等活動(dòng)直接影響著草地生態(tài)系統(tǒng)中土壤性質(zhì)的變化[28]。土壤溫度是影響地下動(dòng)物生存的重要因素之一，東北鼢鼠活動(dòng)強(qiáng)度受土壤溫度影響，隨溫度增高而活動(dòng)強(qiáng)度降低[29]，且溫度和濕度對(duì)甘肅鼢鼠體重的影響效果

顯著，高溫也不利于甘肅鼢鼠的生長(zhǎng)[20]。本研究表明，在白皮松生境的樣地內(nèi)，甘肅鼢鼠的活動(dòng)會(huì)對(duì)其洞道內(nèi)土壤的溫度產(chǎn)生明顯的影響，而在花椒生境的樣地內(nèi)則沒(méi)有這種現(xiàn)象，這可能是兩種生境植物的根系的結(jié)構(gòu)以及對(duì)環(huán)境的影響不同所導(dǎo)致的。高原鼢鼠活動(dòng)增強(qiáng)，土壤容重、含水量也會(huì)隨之增加[30]，鼠兔通過(guò)其活動(dòng)使土壤通透性總孔隙度增加[31]，由于土壤通氣性和水熱過(guò)程變化促進(jìn)積雪融水和降水儲(chǔ)藏于土層而增加土壤持水能力[32]。這就解釋了在花椒生境樣地內(nèi)，甘肅鼢鼠的活動(dòng)會(huì)對(duì)其洞道內(nèi)土壤的含水率產(chǎn)生明顯的影響，但在白皮松生境的樣地內(nèi)卻沒(méi)有這種現(xiàn)象，可能是因?yàn)閮煞N生境植物根系的密度不同等所導(dǎo)致的。此外，甘肅鼢鼠的活動(dòng)對(duì)土壤的最大持水量和毛管持水量的影響雖不顯著但有增加的趨勢(shì)，這與前人研究報(bào)道的鼢鼠活動(dòng)能夠降低洞道土壤水分的結(jié)果有所不同[21]，可能是由于高原鼢鼠和甘肅鼢鼠的生活特性不同以及生境和采樣位置上的差異造成的。

土壤作為植物群落生長(zhǎng)的養(yǎng)分庫(kù)，其養(yǎng)分含量的高低決定了土壤的肥沃程度和潛在養(yǎng)分供給能力，能夠影響到植物的群落結(jié)構(gòu)，而植物群落結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)影響到依賴生境植物為生的地下動(dòng)物的活動(dòng)。同樣的，地下動(dòng)物的進(jìn)食等生命活動(dòng)也會(huì)影響到生境植物的群落結(jié)構(gòu)，從而引起土壤養(yǎng)分含量的變化。植物群落在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中可以直接吸收利用的一類土壤養(yǎng)分是速效養(yǎng)分，對(duì)其變化植物群落也表現(xiàn)的更加敏感，且針對(duì)不同土壤養(yǎng)分不同植物的需求也有所不同。鼢鼠活動(dòng)的增強(qiáng)導(dǎo)致土壤機(jī)碳全氮全磷有機(jī)質(zhì)增加，對(duì)土壤全鉀、全磷、pH有顯著影響[30]，干擾強(qiáng)度的變化也影響土壤碳氮分布特征[31]，并隨著干擾強(qiáng)度增加影響植物對(duì)資源可利用性，顯著增加了土壤營(yíng)養(yǎng)成分的異質(zhì)性[33]。主要是由于鼢鼠通過(guò)造丘、挖掘、排泄及采食等行為使土壤性質(zhì)、養(yǎng)分循環(huán)、新植物演替發(fā)生了變化，使土壤有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)的輸入量和全氮含量增加[34]。同樣在本研究生花椒境樣地內(nèi)發(fā)現(xiàn)，甘肅鼢鼠的活動(dòng)會(huì)對(duì)其洞道內(nèi)土壤的速效鉀含量產(chǎn)生明顯的影響，而對(duì)土壤內(nèi)的銨態(tài)氮含量無(wú)明顯影響，而在白皮松生境樣地內(nèi)則相反，這可能是兩種生境植物對(duì)銨態(tài)氮和速效鉀這兩種養(yǎng)分的吸收需求和能力不同所導(dǎo)致的。甘肅鼢鼠的活動(dòng)對(duì)土壤的速效磷含量存在著顯著性的影響，磷元素對(duì)植物有著不可或缺的重要性，主要在于對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和群落生產(chǎn)力的維持起著決定性作用。甘肅鼢鼠的洞道附近在其進(jìn)食下生境植物的根系含量嚴(yán)重降低，這可能是速效磷含量產(chǎn)生變化的原因之一。當(dāng)前，甘肅鼢鼠防治主要依靠弓箭法和誘餌毒殺法[14]。弓箭法極大的依賴于布施弓箭人員的經(jīng)驗(yàn)，往往難以大面積推廣。依據(jù)本研究結(jié)果，比較洞道區(qū)域與對(duì)照區(qū)域土壤理化性質(zhì)，除土壤速效鉀、速效磷差異顯著外，其他差異不顯著，說(shuō)明對(duì)照區(qū)域具備吸引甘肅鼢鼠的挖掘洞道的潛力，因此，選擇甘肅鼢鼠喜食植物，模擬甘肅鼢鼠洞道結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行誘殺具有可行性。

綜上所述，甘肅鼢鼠的活動(dòng)會(huì)對(duì)其洞道內(nèi)土壤的最大持水量、毛管持水量和最小持水量總體上有增加的趨勢(shì)，對(duì)土壤的速效磷含量存在著顯著性的影響，對(duì)于土壤溫度、土壤含水率、銨態(tài)氮和速效鉀含量的影響存在著明顯的地點(diǎn)差異，具體原因還需要進(jìn)行不同地點(diǎn)不同生境的進(jìn)一步探究。研究結(jié)果對(duì)甘肅鼢鼠防治提供了理論參考。

參 考 文 獻(xiàn)

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（編校：鄭京津）

收稿日期：2022-09-14

基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助“不同質(zhì)量食物對(duì)東方田鼠繁殖行為的影響及其機(jī)制”（2452022018）。

作者簡(jiǎn)介：任斌（1992～），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榱帜臼笸煤Ψ乐巍?/p>

徐正剛為通訊作者。