我国土壤动物研究现状与展望

我国土壤动物研究现状与展望
摘要：土壤动物群落与土壤环境有密切关系，土壤动物的群落结构、功能在土壤生态系统中有不可替代的重要作用，是系统正常运行的关键环节，土壤动物逐渐成为生态学和土壤学领域研究的热点之一。

本文介绍了我国土壤动物区系研究进展，从群落结构、群落功能和群落演替三个方面分析了国内外土壤动物群落在森林和农业生态系统中最新研究现状，内容包括土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系等几个方面，最后从全球环境变化、土壤生态系统过程和土壤生物多样性保护等三个重要领域提出土壤动物群落研究展望和建议。

关键词：土壤动物；演替；土壤生态系统
Abstract: Researches have shown there is a close relationship between soil fauna and soil environment, the structure, the function，and the positive irreplaceable function in the course of the soil ecosystem, it plays the critical role in natural processes of soil ecosystem, Soil fauna community becomes one of the focuses in ecology and soil studies. In this paper, the research progress of fauna composition was introduced in China, and the latest researches of soil fauna community in forest and agriculture ecosystem are presented from structure, function and succession at home and abroad, including the assessment of soul environment, the decomposition of organic matter, the indication of soil health, the relation with soil contaminated and soil nutrition. At last, the prospect aspects for future study were analyzed from the change of global environment, the course of soil ecosystem, and the diversity of soil biology.
Key words: soil fauna community; structure and function; succession
1 前言（Introduction）
土壤动物是指生活史中有一段时间在土壤中渡过，且对土壤有一定的影响的动物。

土壤动物群落对土壤中的动植物残体分解、污染物降解、土壤理化性质的进化、土壤发育与物质迁移及能量转化等物理、化学过程方面都有重要作用，是陆地生态系统关键环节。

随着全球环境变化和人类活动干扰对土壤环境影响逐渐加剧，土壤动物群落也是陆地生态系统生物链中对环境最为敏感的类群之一。

土壤动物群落生态学研究已经成为环境与生态领域中的研究热点，世界各国的学者正从不同角度探讨土壤动物群落的结构、功能和稳定性问题。

2 土壤动物研究简史
土壤动物的研究已有160 年的历史, 其研究内容大体上可以分成4 个阶段:
1) 1840 年达尔文发表了《关于土壤的形成》(Onthe formation of mould) 一文, 被公认为土壤动物科学研究的开始, 并引发诸多学者对蚯蚓生物学的研究, 纷纷发表论文, 被称为是“蚯蚓时代”。

2) 种类记述时代: 进入20 世纪以后,Berlese ( 1905 ) 发明了烘虫漏斗, Tullgren(1917) 又作了改良, 大大提高了土壤动物的采集效果, 推动了种类的发现和描述, 以及土壤动物区系研究的开展。

3) 系统研究时期: 第二次世界大战期间,交战双方都急需生产大量食品, 学者们把增产的目光集中到了土壤上, 发现了土壤无脊椎动物对于土壤有机物的分解起着极为重要的作用, 并开始对不同类群进行了系统的研究, 发表了不少专著, 使土壤动物的研究发展成一门独立的分支学科——土壤动物学, 于1955 年在英国召开了首次国际学术讨论会。

4) 生物生产力研究时期: 20 世纪后半叶,当人们认识到土壤生物是巨大的、潜在的、可以持续利用的自然资源, 将对提高生产力起到重要作用时, 由国际学术联合会( ICSU ) 组织了为期10 年的国际生物学计划项目( Interna2tional B iological P rogram ) , 其中土壤动物学的研究就是一个重要方面, 进一步推动了土壤动物学的发展。

3 土壤动物研究简况
3.1 国外土壤动物研究简况
当人类认识到土壤生物多样性及其重要作用, 认识到土壤和水一样, 是地球上的有限资源以后, 许多国家都启动了大规模的科研计划, 制定了土壤和生物多样性保护政策, 着眼于预防并达到拯救自然资源的目标。

目前, 欧美国家正致力于土壤质量的总体评价方
面的试验研究。

近年来，国外学者加强了农业生产活动对大型土壤节肢动物群落动态变化影响及线虫群落作为土壤健康的指示生物的研究。

美国、荷兰、新西兰、以色列等国家的许多土壤生态学者着重研究了施肥、灌溉等农业管理实践对土壤线虫群落动态变化产生的影响。

土壤线虫被看作是生态系统变化和农业生态系统受到农业管理等干扰的敏感指示生物
加拿大的一枝黄花 ( Solidago cancadensis L．) 原产北美，曾作为观赏植物被引至世界各地，后逸生为恶性杂草，现已入侵欧洲、大洋洲以及亚洲的部分地区等入侵种及其他生物对土壤动物的结构也是世界上的研究热点。

4 国内土壤动物研究简况
20 世纪80 年代以后我国才开始进行土壤动物学的系统性研究, 十数年来
主要完成以下几方面工作:
4.1 土壤动物多样性和地带特征的调查研究
我国地跨温带、亚热带和热带3 个气候带, 被划分为7 个地理区。

在青海门源高寒草甸草原、吉林长白山温带湿润林区、北京小龙门暖温带林区, 浙江天目山和湖南衡山、岳麓山等亚热带林区, 海南尖峰岭中热带山地雨林区和云南西双版纳北热带沟谷雨林区等各设周年逐月采集点, 共获得各类土壤动物50 余万号(不包括原生动物数量) , 经鉴定共有 3 000 多种(见下表) , 充分显示出我国土壤动物丰富的物种多样性, 同时对各不同地带、不同类群的种类组成、分布类型、生活习性、区系组成和分布特点均作了研究和分析。

4.2 土壤动物生态学的试验研究
在我国不同气候带, 进行了土壤动物在凋落物分解过程中和不同植被类型影响下, 群落结构、演替及其动态变化等的试验研究, 以期揭示森林土壤生态系统物质能量流动的复杂过程。

此外, 对各类土壤动物的时空分布、生态功能和营养类型等也分别作了研究。

4.3人类活动对土壤动物影响的研究
人类的多种活动对土壤动物多样性的危害和影响正日益严重, 如土地的开发利用、农田的耕作制度和耕作方法, 肥料的施用、杀虫剂的喷洒, 工业粉尘和酸雨的侵蚀等都会对土壤动物的种类、数量、生活史、群落结构以及对它们的生理过程和生态功能等产生影响, 并引起变化, 甚至完全消失, 从而影响土壤营养物质的循环, 严重时导致作物减产影响人类的生活。

土壤动物主要功能群及其作用。

4.4 新疆目前现状
4.41乌鲁木齐南部山区
(1) 在三个不同季节乌鲁木齐南部山区 6 种不同生境中共捕获中小型土壤动物24197 只，隶属于 5 门13 纲24 目。

其中真螨目( 45.71%) 和弹尾目( 41.59%) 为优势类群，寄螨目为常见类群( 9.25%) ，优势类群和常见类群共占总数量的96.55%。

(2) 不同生境中小型土壤动物个体数和类群数组成之间有显著性差异(P＜0.05)，水平分布表现为:针叶林( 10322)＞山地灌木林( 4112)＞山地耕地( 3433)＞阔叶林( 2524)＞山地草地( 1913)＞居民地( 1893) 。

(3) 在三个不同季节6种不同生境中小型土壤动物的多样性指数大小为:居民地＞山地草地＞山地灌木林＞山地耕地＞针叶林＞阔叶林; 而Margalef丰富度指数大小顺序为: 山地草地＞山地耕地＞针叶林＞山地灌木＞居民地＞阔叶林。

土壤动物个体数的季节动态变化为: 秋季＞冬季＞夏季。

从土壤动物垂直分
布来看具有明显的表聚性，即表层＞中层＞下层。

4.42吉木萨尔县林场
(1) 吉木萨尔县林场 5 种不同生境中共捕获大、中型土壤动物个体14727 只，分别隶属于6 门16 纲39 目( 40 类) 。

其中弹尾目和真螨目为优势类群，鞘翅目、寄螨目、膜翅目、蜘蛛目、鞘翅目幼虫、双翅目幼虫、颤蚓目、鳞翅目幼虫等8 类为常见类群，其余的30 类为稀有类群。

(2) 不同生境大、中型土壤动物个体数和类群数组成有一定的差异( P＜0.01) 。

A/C 值顺序为山地耕地＞山地草原＞山前草甸＞山间河滩＞云杉林，总的来说A/C 值为0.66。

(3) 不同生境大、中型土壤动物群落多样性指数在三个不同季节间和不同土层之间均有差异显著( P＞ 0.05) 。

(4) 不同生境大、中型土壤动物群落的聚类和排序结果表明，将5 种不同山地生境分为两大类型，即云杉林－山地草原生境类型和山前草甸－山地耕地－山间河滩生境类型。

4.43准噶尔盆地东南缘绿洲－荒漠交错带
(1) 对准噶尔盆地东南缘绿洲－荒漠交错带８种不同生境土壤动物的调查研究中共获得大、中小型土壤动物９７８８只，隶属于４门１２纲３２目，其中甲螨目、弹尾目、中气门目和前气门目为优势类群，而垫刃目、鞘翅目幼虫、膜翅目、无气门目、缨翅目和双翅目幼虫为常见类群，其他２２类群属于稀有类群。

(2) 在不同生境之间土壤动物类群和个体数存在显著性差异（Ｐ＜0.05），其中类群数在自然林中最高，而荒漠中最低。

个体数在菜地中最高，而在荒漠中也最低。

(3)在不同生境间土壤动物群落多样性有显著性差异（Ｐ＜0.05）。

其中Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ多样性指数顺序为灌木林＞荒草原＞牧草地＞防护林＞自然林＞菜瓜地＞荒漠＞耕地。

(4)在不同生境土壤动物的垂直分布均具有表聚性特征，随着土壤深度的增加动物类群和个体数逐渐减少。

在上层（０～５ｃｍ）的类群和个体数最多，而在底层（１５～２０ｃｍ）为最少。

(5)在不同生境土壤动物群落及个体数量表现出了明显的季节变化，其高低顺序为冬季＞秋季＞春季＞夏季。

5 土壤动物研究热点问题与展望
5.1 重金属污染对土壤动物群落生态影响
土壤动物种类和数量随着污染影响程度的增加而减少, 上壤动物数量变化主要由于优势类群的数量消长, 土壤动物种类的减少则由于污染敏感种类的减少
或消失。

5.2 有机磷农药对土壤动物群落结构的影响
有机磷农药废水灌溉对土壤动物群落结构的影响,土壤动物种类和数量随着农药影响程度的增加而减少,毒理研究表明, 农药污染对大型土壤动物蛆绷的呼吸代谢强度有明显抑制作用扫描电镜观察发现, 重度和中度污染区星豹蛛肠粘膜细胞层出现弥漫性溃疡、肿大、穿孔等病理变化。

5.3土地利用方式对土壤动物多样性的影响
(1) 不同土地利用方式下，土壤动物群落类群数和个体数存在明显差异
(2) 由于土壤动物群落常常包括许多大的分类单位，不同类群生态功能各异，彼此之间的关系复杂多样，不同类群的个体数量往往差异很大，使群落多样性与均匀度呈正相关而与优势度呈负相关
(3) 土壤动物群落结构、分布以及复杂性指数受到土地利用方式的影响明显。

5.4荒漠草原土壤动物与降雨关系研究
全球性气候变化背景下，极端降雨事件频发，总结土壤动物多样性与降雨变化间的关系及其响应机制，有助于理解全球变化对土壤生态系统结构与功能的作用过程，对于探讨陆地生态系统应对全球变化具有重要科学意义。

荒漠草原生态系统极度脆弱，对气候变化敏感，但是关于荒漠草原土壤动物与降雨变化间关系的研究报道比较少，严重制约了对荒漠草原生态系统的有效管理和可持续利用。

参考文献
[1] 叶岳,姜玉霞,赵则海. 大型土壤动物作为指示生物研究的现状与展望[J]. 安徽农业科学，2012，40( 17) : 9320－9322
[2] 刘任涛. 荒漠草原土壤动物与降雨关系研究现状[J]. 生态学杂志， 2012，31(3) : 760－765
[3] 陈雯,李涛,郑荣泉等. 加拿大一枝黄花入侵对土壤动物群落结构的影响[J]. 生态学报， 2012，32 (22)
[4]林兰稳,钟继洪,谭军等.土地利用方式对土壤动物多样性的影响[J].生态环境学报，2012, 21(10): 1678-1682
[5]朱立安,魏秀国.土壤动物群落研究进展[J]. 生态科学，2007，26(3): 269-273
[6] 尹文英. 土壤动物学研究的回顾与展望[J].生物学通报，2001，36 (8)
[7]排尔哈提·艾力,吾玛尔·阿布力孜,祖哈玛尔·阿里.乌鲁木齐南部山区中小型土壤动物群落特征及多样性研究[J]. 干旱区资源与环境，2012，26(05)
[8]吾玛尔·阿布力孜,阿布都如苏力·吐逊.新疆吉木萨尔县林场大、中型土壤动物群落组成及季节动态研究[J]. 干旱区资源与环境，2012,26(06)
[9]王振中,张友梅,夏卫生.有机磷农药对土壤动物群落结构的影响研究[J].生态学报，1996,16(04)
[10] 邓继福.重金属污染对土壤动物群落生态影响的研究[J].环境科学，1996，17(02)
[11]吾玛尔·阿布力孜,阿布都如苏力·吐孙,古丽布斯坦·努尔买买提,吴松林.准噶尔盆地东南缘绿洲－荒漠交错带土壤动物群落特征[J].中国沙漠，2012，32(6)。