土壤動(dòng)物類群特征及其對重金屬污染的響應(yīng)——以開封市化肥河污灌區(qū)為例.pdf

1、土壤動(dòng)物是指棲息在土壤中的動(dòng)物，即生命活動(dòng)的全部過程或有一段時(shí)間定期在土壤中度過，生活上依賴于土壤環(huán)境，并對土壤有一定影響的動(dòng)物。土壤動(dòng)物學(xué)的主要研究領(lǐng)域包括土壤動(dòng)物分類學(xué)研究，種類分布、數(shù)量統(tǒng)計(jì)的研究，個(gè)體生態(tài)學(xué)研究，土壤動(dòng)物與土壤微生物相互關(guān)系的研究，土壤動(dòng)物在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能流中的作用研究，土壤動(dòng)物對土壤污染的指示研究，以及土壤動(dòng)物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究等領(lǐng)域?，F(xiàn)代土壤動(dòng)物學(xué)研究己進(jìn)入生物生產(chǎn)力和對人類與環(huán)境關(guān)系的研究階段，土壤污

2、染的生物凈化，環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測與評價(jià)等，將成為最具實(shí)踐意義的前沿學(xué)科而受到重視。 本文以開封市化肥河污灌區(qū)為研究區(qū)，沿化肥河兩岸共設(shè)置16個(gè)樣點(diǎn)。于2007年4月和9月分別采集了土壤動(dòng)物樣品。以所獲得的土壤動(dòng)物類群數(shù)據(jù)和土壤環(huán)境分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用土壤動(dòng)物學(xué)和生態(tài)學(xué)的理論與計(jì)量方法，分析了由于污水灌溉而受到重金屬污染的農(nóng)田中土壤動(dòng)物類群特征，以及土壤動(dòng)物對土壤重金屬污染的響應(yīng)。 本文共分五個(gè)部分： 第一部分：主

3、要介紹和分析了土壤動(dòng)物學(xué)研究的歷程、現(xiàn)狀、存在問題和未來的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，指出開展污灌區(qū)土壤動(dòng)物類群特征及其對土壤重金屬污染響應(yīng)研究的重要意義。 第二部分：概括介紹了污灌區(qū)的自然概況和化肥河水質(zhì)狀況，這是影響污灌區(qū)土壤動(dòng)物組成、數(shù)量和類群特征的重要環(huán)境因素。 第三部分：主要對本項(xiàng)研究所涉及的土壤動(dòng)物調(diào)查方法、土壤動(dòng)物鑒定方法、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析方法和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了介紹。 第四部分：通過對各樣點(diǎn)土壤動(dòng)物類群的鑒定及數(shù)量

4、統(tǒng)計(jì)，分析研究了各采樣點(diǎn)土壤動(dòng)物的數(shù)量特征、水平和垂直分布情況、類群特征指數(shù)、各類群間的相似性、大型土壤動(dòng)物——蚯蚓對土壤重金屬的富集。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合污灌區(qū)相應(yīng)土壤理化性質(zhì)以及土壤重金屬含量數(shù)據(jù)，探討了土壤動(dòng)物與土壤環(huán)境之間的相互關(guān)系，總結(jié)了土壤動(dòng)物對土壤重金屬污染的響應(yīng)。第五部分：系統(tǒng)總結(jié)了本項(xiàng)研究得出的主要結(jié)論。 通過對污灌區(qū)土壤動(dòng)物類群特征及其與土壤理化性質(zhì)、重金屬污染的相應(yīng)研究，得到以下基本結(jié)論： (1)春季

5、共獲取土壤動(dòng)物4123只，隸屬6門81個(gè)類群。秋季共獲得土壤動(dòng)物2525只，隸屬4門62個(gè)類群。春季土壤動(dòng)物類群中，線蟲為優(yōu)勢類群；常見類群有等節(jié)跳科、疣跳科、棘跳科、線蚓科等12個(gè)類群；秋季土壤動(dòng)物類群中，線蟲和等節(jié)跳科為優(yōu)勢類群，常見類群有隱翅甲科、線蚓科、全羅甲螨科、球角跳科等17個(gè)類群。 (2)污灌區(qū)土壤動(dòng)物與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和土壤質(zhì)地等主要理化性質(zhì)的關(guān)系不明顯。由于長期的污水灌溉造成了土壤重金屬污染，所以土壤理化性質(zhì)

6、對土壤動(dòng)物的影響已處于次要地位。 (3)春季的土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量明顯多于秋季，各樣點(diǎn)間春秋兩季土壤動(dòng)物數(shù)量的對比關(guān)系比較一致，但春季各樣點(diǎn)聞數(shù)量差異更為明顯。大多數(shù)樣點(diǎn)的土壤動(dòng)物類群數(shù)秋季多于春季，且各樣點(diǎn)間類群數(shù)差別較春季小。春秋兩季土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量和類群數(shù)都與重金屬綜合污染指數(shù)有一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明重金屬污染是引起個(gè)體數(shù)量和類群數(shù)量減少的重要因素。 (4)土壤動(dòng)物在垂直分布上受重金屬污染擾動(dòng)強(qiáng)烈，但個(gè)體數(shù)與類群數(shù)的響

7、應(yīng)不一致。在重污染區(qū)，土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)在垂直分布上表聚性都較弱，表現(xiàn)出明顯的逆分布的現(xiàn)象；而春季類群數(shù)垂直逆分布現(xiàn)象明顯，秋季則表現(xiàn)出垂直遞減的規(guī)律。 (5)春秋兩季密度-類群指數(shù)DG和多樣性指數(shù)H′、豐富度指數(shù)E都表現(xiàn)出一致的變化趨勢，多樣性越大豐富度越高。均勻度指數(shù)e和優(yōu)勢度指數(shù)C變化趨勢恰恰相反，均勻性高則優(yōu)勢度低。秋季的密度-類群指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和豐富度指數(shù)都比春季高，且變化范圍小；優(yōu)勢度指數(shù)比春季的低，且變化

8、范圍小。各樣點(diǎn)間Sorenson相似性系數(shù)C<,s>>Motyka相似性系數(shù)S<,m>>Jaccard相似性系數(shù)q，但三者的數(shù)值都較低，樣點(diǎn)間類群相似性程度較低，以中等相似和中等不相似為主。 (6)蚯蚓體內(nèi)的重金屬元素富集量和土壤中的富集量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。各元素在蚓體內(nèi)的富集系數(shù)K值排序?yàn)椋篘i>Cd>Cu>Pb>Zn，其中Ni和Cd的富集系數(shù)大于1，表現(xiàn)為強(qiáng)烈富集。土壤動(dòng)物是一種良好的土壤重金屬污染指示生物。土壤動(dòng)物的分布和類群特征