干旱区土壤动物多样性及生态功能
作者: 临泽站 更新时间: 2017-01-05
土壤动物，顾名思义就是指在土壤中永久或短暂栖居及生活的动物类群，它们对土壤的形成和发育过程均有一定影响。土壤动物包括无脊椎动物和脊椎动物，但无论是种类、数量，还是对土壤形成的影响均是无脊椎动物远远高于脊椎动物。严格地讲，土壤动物就是指无脊椎动物，涵盖原生动物门、扁形动物门、轮形动物门、线形动物门、软体动物门、环节动物门、缓步动物门和节肢动物门中生活或栖居在土壤环境中的动物类群。土壤动物是陆地生态系统中种类最丰富、生物量最多的动物类群之一，已鉴定的土壤动物物种总数高达170 000种，还有大量未知物种等待去发现。土壤动物的生物量与个体数量一样巨大，全球主要陆地生态系统每平方米土壤中土壤动物生物量高达1800～5800mg（干重）。土壤动物个体差别较大，通常根据体长和体宽划分为大型土壤动物（> 10mm）主要包括蚂蚁、蜘蛛、甲虫和蚯蚓等（一般可以直接观察），中型土壤动物（0.2～10mm）主要包括螨类和跳虫等（借助显微镜或眼睛可见），小（微）型土壤动物（< 0.2mm）主要包括线虫和原生动物等（借助显微镜才能观察到）。大多数土壤动物生活在枯枝落叶下或植物根系附近的土壤中，栖居在0～20cm的土壤中，少数动物类群如线虫的分布与木本或草本的植物的根系分布深度一致。土壤动物形态多样，生活在地表的土壤动物颜色趋深，眼睛和足较发达，而生活在土壤中的土壤动物颜色趋浅，通常为白色，眼睛和足通常退化。大型土壤动物在野外可通过手捡收集，中、小型土壤动物依据其怕光喜湿的特性可以利用干、湿漏斗分离器用于分离和收集这旱生和湿生动物，而原生动物个体较小，只能通过土壤培养统计数量和鉴定种类。此外，一些短暂栖居的土壤中的动物类群经常在地表活动，还可以利用陷阱法来收集。
土壤动物在陆地上分布较广，从热带到极地，湿润的森林到干旱的荒漠均可看到它们的影子。土壤动物是土壤生态系统的重要组成部分，通过取食和栖居活动直接参与了土壤的行成和发育过程，它们是土壤与植物间的联系纽带。土壤动物通过采食植物的根、枯落的叶片及脊椎动物的粪便等将有机废物转化成植物能吸收利用的养料存储在土壤中供植物利用，它还能挖掘土壤，将深层土壤搬运到地表，改善土壤结构，促进植物生长。因而，有人将土壤动物称作“垃圾”的处理者和土壤生态系统中的“工程师”。土壤动物还是人类重要的生物资源，在生物肥料、生物防治、药用产品、环境保护等方面具有重大的开发潜力。
土壤动物在土壤中的生活离不开水，然而干旱区土壤水分稀少、养分匮乏、植被稀疏，土壤动物是否会随着干旱程度的加剧而减少甚至消失呢？答案当然是否定的，干旱区植被呈明显的斑块状分布，这改善了局部小生境条件为土壤动物抵御极端环境提供了条件。干旱区土壤动物以节肢动物为主，通过长期的进化其生理生态特征已经适应极端的干旱环境。广泛分布在干旱区的拟步甲科甲虫前翅愈合、后翅退化、足多变、跗毛发达等，其形态变化能较好的适应极端干旱环境。此外，拟步甲科甲虫体色呈黑色，能减弱昼夜温差的影响，白天活动的种类体色呈光亮黑色能减少太阳辐射对身体的伤害，夜间活动的种类体色呈弱光或无光的黑色，便于吸收热量和增加体温。此外，还有一些拟步甲科甲虫能在沙丘顶部利用鞘翅在清晨捕获空气中的凝结水来补充体内水分。
干旱区水分和养分的匮乏，大多数土壤动物生活在灌木或草本斑块下。降雨的脉动变化导致土壤动物活动存在明显的季节变化，耐旱的拟步甲科甲虫等主要在干季活动，湿季的活动频率降低，喜湿的螨类和跳虫仅在湿季短期活动。干旱限制了微生物参与凋落物分解的时间，土壤动物既充当了取食植物花、果实、叶片、茎和根系的消费者，又充当了分解动植物残体及粪便的分解者，同时也是一些鸟类、啮齿类动物和沙蜥的食物来源，它是干旱区食物网的重要组分。
干旱区土壤动物的地理分布与土地利用变化强度密切相关，人类通过频繁灌溉和改良塑造了绿洲景观，为了维持绿洲的稳定阻挡风沙的侵害又在绿洲外围营造了防护林，防护林外围是大面积的天然荒漠，荒漠、绿洲及荒漠绿洲过渡带土壤动物群落组成及结构截然不同。荒漠土壤动物以甲虫、蚂蚁和螨类等耐旱节肢动物为主，绿洲土壤动物以螨类、跳虫、蚯蚓、线蚓和一些昆虫的幼虫等喜湿的无脊椎动物为主，而荒漠绿洲过渡区土壤动物耐旱和喜湿的土壤动物类群兼而有之。干旱区植被恢复和退化强烈改变了地表生态环境，进而影响了土壤动物群落组成及食物网结构，从而也影响土壤的质量变化。绿洲化过程中随着植被盖度增加和土壤质量的提高，土壤动物群落中蚯蚓、线蚓、线虫和多足类动物的种类和数量明显增多；荒漠化过程中随着植被盖度降低和土壤质量的降低，拟步甲科甲虫的种类和数量明显增多，而拟步甲科甲虫中白天活动的鳖甲、东鳖甲和漠王属甲虫的比重明显增加，土壤动物群落组成及多样性可以用来指示人类活动引起的土地利用变化。
甘肃临泽农田生态系统国家野外科学观测研究站刘继亮博士供稿.
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