铜陵铜官山尾矿库土壤动物多样性研究

张小会，朱永恒，2，何志农

（1.安徽师范大学 国土资源与旅游学院，安徽 芜湖 241003；

2.安徽省自然灾害过程与防控研究中心，安徽 芜湖 241003；

3.滁州学院 教育科学学院，安徽 滁州 239000）

铜陵铜官山尾矿库土壤动物多样性研究

张小会1，朱永恒1，2，何志农3

（1.安徽师范大学 国土资源与旅游学院，安徽 芜湖 241003；

2.安徽省自然灾害过程与防控研究中心，安徽 芜湖 241003；

3.滁州学院 教育科学学院，安徽 滁州 239000）

2007-2008年，对铜陵铜官山尾矿库土壤动物分季节进行了4次定点采样调查，共捕得土壤动物283只，隶属4门5纲12目.对荒地和荒草两种生境的土壤动物进行了初步研究.结果显示，优势类群为双翅类幼虫和蜱螨类，在水平分布上，荒草生境的土壤动物群落组成优于荒地生境，在垂直剖面上，土壤动物的分布都具有明显的表聚性，从季节动态来看，Margalef指数春季最高，夏秋缓慢降低，冬季最低.Shannon指数从春季开始缓慢增高,到秋季达到最大值，随后下降，总趋势为秋季＞夏季＞春季＞冬季.

尾矿库；土壤动物；多样性

国际上，土壤动物的研究始于1840年达尔文等对蚯蚓生物学的研究.我国从20世纪20年代起，就有一些学者从事某一类群的土壤动物研究，但真正系统地开展土壤动物学的研究始于20世纪80年代初，特别是对废弃尾矿库的土壤动物更是一直少有报道.随着矿山的开发，尾矿地环境问题更加严重.因此，世界各国都十分关注对尾矿库的生态恢复和重建[1-2].铜陵市素有“古铜都”之称，其炼铜历史悠久，已有1500余年.但是在开采和加工过程中形成的废弃物占用了大量的土地，污染周围环境，从而对生态系统，特别是土壤动物群落的持续发展造成了严重的影响[3].为此，作者对铜陵铜官山尾矿库土壤动物群落进行了调查研究，以期对尾矿库的治理和生物群落的重建有一定的理论和实践意义.

1 研究地区与研究方法

1.1 研究地区自然概况

铜陵市位于安徽省南部，长江中下游南岸，属皖南丘陵的一部分，面积约995 km2.该市气候温和湿润，季节特点分明，雨量充沛且无霜期长，属亚热带湿润季风气候.土壤为黄棕壤，植被为亚热带常绿阔叶林与落叶阔叶混交林.城市地面主导风向为东北（冬）、西南（夏）.调查区铜官山尾矿库位于铜陵市铜官山与天鹅抱蛋山所夹山谷中，占地面积约20 hm2，该库排放废弃时间超过30年[4-8].

1.2 研究方法

1.2.1 调查方法

铜官山尾矿库的植被组成比较单一，主要有荒地和荒草两种生境，分别以1和2进行编号，相应的概况见表1.2007-2008年，根据不同的季节分别对这两种生境进行取样，分成春夏秋冬取样4次，共取样8份.

表1 两大样地概况Tab.1Overview of the two plots

1.2.2 采样和鉴定方法

自2007年冬至2008年秋选择春夏秋冬4个季节采样，分别以4，8，10和1月代表春、夏、秋、冬四季.每次采样选择2个样点，其中一个样点取大型土壤动物4个样，样方面积为30 cmx30 cmx20 cm，四季共取16个样，用手拣法获取大型土壤动物；在另一个样点，中小型土壤动物以100 cm3土壤容重器的土体为一个样，每个样地以5 cm等距分4层取样，每层取4个土样，四季共取64个土样，带回实验室用干、湿漏斗分离法提取中小型土壤动物，最后进行土壤动物的室内分类鉴定和数量统计.分类鉴定主要参考《中国土壤动物检索图鉴》（尹文英，2000）和《中国亚热带土壤动物》（尹文英，1992）进行，统一鉴定到目[7-10].

1.2.3 数据处理

在各类群数量优势度的划分上，把个体数占总捕获量的10%以上者为优势类群，把个体数占总捕获量的1%到10%者为常见类群，把个体数占总捕获量的1%以下者为稀有类群（傅必谦等，2002）.土壤动物群落多样性主要采用以下几个指标进行计算（王立志等，2009）：

1）Margalef物种丰富度指数（E）：

E=（S-1）/lgN式中，N为所有种的个体总数，S为样地中物种数.

2）Shannon指数（H）：

式中，Pi=ni/N，ni为第i种的个体数.

3）Pielou均匀度指数（J）:

4）Simpson优势度集中性指数（C）：

2 结果与分析

2.1 铜官山尾矿库土壤动物的群落组成

调查期间共获得大、中、小型土壤动物283个，分隶属于4门5纲12目（见表2）.其中优势类群为双翅类幼虫和蜱螨类，常见类群有弹尾类、蜘蛛类、蚁类和线蚓类，其余为稀有类群.优势类群和常见类群共同构成了尾矿库土壤动物群落的主体.

表2 铜官山尾矿库土壤动物的群落组成Tab.2Soil fauna community compositionof tong guan shan tailings

2.2 铜官山尾矿库土壤动物的水平分布

两种生境中，土壤动物类群数和个体数都是荒草地多（见表3），生境不同，反应出土壤动物的水平分布趋势.同时，在这两种生境下，土壤动物类群又存在一定的相似性[11-12].

表3 两大样地土壤动物多样性指数Tab.3 Soil fauna diversity index of two sampling plots

2.3 铜官山尾矿库土壤动物的垂直分布

两种生境中，土壤动物类群数和个体数都是随着深度的增加而急剧递减.土壤动物分布的表聚性比一般土壤类型或其他农业生态类型更突出（见图1）.1号样地A层（0～5 cm）个体数占全捕量的92%，2号样地A层个体数占全捕量的85%，而在C层（10～15 cm）和D层（15～20 cm）1号样地几乎没有土壤动物存在，2号样地还有少量土壤动物的分布.可以明显看出，1号样地土壤动物数量的垂直递减率远大于2号样地.总之，这种分布规律符合一般农田生态系统土壤动物的垂直分布规律[13-14].

图1 两大样地土壤动物垂直分布Fig.1 The vertical distribution of soil fauna of two sampling plots

2.4 多样性分析

从表3可以看出，2号样地的多样性指数明显高于1号样地，均匀度也较高.说明2号样地生境条件优于1号样地.在1号样地，Margalef指数、Shan⁃non指数、Pielou均匀度指数都低于2号样地，虽然在此地也获得了不少的个体数量，说明了该地物种种类较少，且分布不均匀[15].

2.5 铜官山尾矿库土壤动物群落的季节变化

从表4可以看出，铜官山尾矿库土壤动物群落组成中，类群数冬季＞春季＞秋季＞夏季，冬季最多，有11类，春季次之，夏季最少.群落的个体数量上则是春季＞冬季＞秋季＞夏季，春季最多，为146只，冬季次之，夏季最少.Margalef丰富度指数春季最高，夏秋缓慢降低，冬季最低.Shannon指数从春季开始缓慢增高，到秋季达到最大值，随后下降，总趋势为秋季＞夏季＞春季＞冬季.从表5的群落组成来看，四个季节的优势类群仍然是双翅类幼虫和蜱螨目，且双翅类幼虫的数量均多于蜱螨目.除了优势类群，春季的常见类群有蜘蛛目和弹尾目；夏季的常见类群有线虫目和弹尾目；秋季的常见类群有线虫目、弹尾目和蜘蛛目；冬季的常见类群有弹尾目和线虫目[16].

表4 不同季节土壤动物多样性指数Tab.4 Diversity indices of soil fauna communities in different seasons

表5 不同季节土壤动物群落密度和组成（只·m-2）Tab.5Density and community composition in different seasons of soil fauna（只·m-2）

3 结论与讨论

该调查研究共捕获土壤动物283头，经鉴定共计4门5纲12目.蜱螨目在2种生境中均表现为优势种，其次弹尾目和蜘蛛目出现的频率也很高.从土壤动物水平分布特点可以看出，土壤动物的组成和生境有密切的关系，从土壤动物垂直分布来看，具有明显的表聚性，从季节变化来看，Margalef丰富度指数春季最高，夏秋缓慢降低，冬季最低.Shannon指数从春季开始缓慢增高，到秋季达到最大值，随后下降，总趋势为秋季＞夏季＞春季＞冬季.该研究对铜官山尾矿库土壤动物的群落结构和分布特征有了初步了解，为以后铜官山尾矿库土壤动物的进一步研究提供了基础资料，同时为尾矿地的治理和生物群落的重建以及生态系统的恢复和保护提供基础资料[17].

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Study on Soil Fauna Diversity in Tongling Tong Guan Shan Tailings

ZHANG Xiaohui1，ZHU Yongheng1，2，HE Zhinong3
（1.College of Land Resources and Tourism，Anhui Normal University，Wuhu241003，China；
2.The Research Center of Prevention and Control of Natural Disasters in An hui Province，Wuhu241003，China；
3.College of Education，Chuzhou University，Chuzhou239000，China；）

In2007-2008,fixed sampling survey were carried for four times for the soil fauna of the Tong ling Tong guan shan tailings in different seasons.283 soil fauna were caught,which belonged to 4 phylums,5 classes and 12 or⁃ders.Two kinds of soil fauna of wasteland and grassland habitats were preliminarily studied.The results show that the dominant groups are Diptera larvae and ticks mites class;On the horizontal distribution,the community of soil fauna of grassland habitat is better than that of wasteland habitats;On the vertical profile,the distribution of soil fauna has obvi⁃ous surface aggregation properity.From seasonal dynamics point of view,Margalef index was highest in spring,fell slow⁃ly in summer and fall,and reached the lowest in winter.Shannon index increased slowly from spring,and reached the highest in the autumn,and then decreased,the overall trend is:the autumn＞ summer＞ spring＞ winter.

Tailings；soil fauna；diversity

S 155

A

1674-4942（2012）01-0090-04

2011-11-30

国家自然科学基金项目（41001031)

黄 澜