钨尾矿生态恢复中桉树林地表节肢动物群落特征及影响因子研究

2019-05-31 08:55邢树文王桔红梁秀霞朱慧高锦婷许佳敏
生态环境学报 2019年4期
关键词:桉树林节肢动物类群

邢树文,王桔红,梁秀霞,朱慧,高锦婷,许佳敏

1. 韩山师范学院食品工程与生物科技学院,广东 潮州 521041;2. 韩山师范学院图书馆,广东 潮州 521041

节肢动物是陆地生态系统中的重要生物群落,其类群的组成、结构对生境植被多样性和丰富度的变化反应强烈,可对生态系统的干扰产生快速响应(Buddle et al.,2006;Schaffers et al.,2008)。地表节肢动物主要包括螯肢亚门蛛形纲、六足亚门昆虫纲的大部分物种及多足亚门的动物类群(尹文英等,1998),地表节肢动物数量多、组成复杂、分布广泛,是土壤生态系统的重要功能类群(侯笑云等,2015;刘任涛等,2016)。地表节肢动物群落与生态系统的植被群落及土壤环境因子关系密切,在土壤污染区对植被变化的响应可能与非污染区不同。

在金属尾矿开采过程中,矿石筛选、矿粉加工形成的粉尘污染、重金属废水渗漏等易造成地下水、土壤及周边生境的污染(林文杰等,2014;Sun et al.,2018),土壤污染不但影响土壤养分循环和能量流动(龚霞等,2013),而且影响着土壤(节肢)动物的存活、繁殖及迁入定居(刘洁等,2017;刘继亮等,2018),在不同的污染区,重金属与土壤动物数量关系较复杂,物种数量、丰富度及多样性可能因污染而减少、不变或增多。如锌冶炼厂周边某些污染区物种丰富度的增加是由于耐受性节肢动物类群的定居所致,其中甲虫和一些蜘蛛成为优势种(Nahmani et al.,2002);铜尾矿复垦地蚁科和鞘翅目成虫个体数量随Cu含量增加而增加,弹尾目和蜱螨目动物类群的个体数量随Cu含量增加而减少(朱永恒等,2012);Steiner(1995)、Filser et al.(2000)及施时迪等(2010)的研究进一步表明,土壤中弹尾类、螨虫类对重金属污染较敏感,距污染源较近的地区,个体数量较低,丰富度随着污染的加重而降低;但也有研究发现在废弃多年且污染较重的铁矿尾矿倾倒区的弹尾类的种类与个体数量高于对照组样地,可能与一些弹尾类对重金属污染产生耐受性相关(Fountain et al.,2004)。重金属污染导致土壤节肢物种数和个体数量呈下降趋势,多样性指数、均匀度指数随着污染程度的增加而降低,优势度指数与污染程度呈正相关(Li et al.,2010;郑琴,2016)。在生态恢复研究中,常以地表节肢动物作为指示生物以评价土壤环境质量和生态风险(黄杰灵,2012)。尾矿废弃地在植被恢复过程中随着土地复垦与生态重建时间的延长,恢复生态系统中土壤节肢动物群落的结构趋于复杂,土壤节肢动物群落的演替伴随着生态恢复而增长(崔艳等,2007)。铀尾矿修复进程中生境的植被覆盖度与植物种类多样性提高的同时,地表节肢动物群落及各亚群落的物种丰富度与个体数量明显增加,铀尾矿库植被修复,能有效促进节肢动物群落及各亚群落的重建(刘雨芳等,2010)。

地表节肢动物群落结构和功能与土壤环境的关系复杂,不同的地表节肢动物类群对重金属污染的响应不同。节肢动物群落演替与植被群落演替及生态修复直接关联。因此,从地表节肢动物群落多样性及其与土壤环境因子的相关性揭示地表节肢动物群落在生态恢复中的作用,为尾矿生态恢复提供依据。广东省汕头市辖属的莲花山钨尾矿闭矿已有 20年,闭矿后,遗留下为数不少的尾矿场和废矿堆,在暴雨冲刷下,污染物随雨水溢出,对流经地区的水体、果园、农田等造成重金属污染。本研究以钨尾矿废弃地不同年限桉树林及外围桉树林作为研究对象,对样地地表节肢动物群落及土壤环境因子进行调查,探查重金属污染地生态恢复过程中地表节肢动物群落结构及其多样性变化趋势,分析影响地表节肢动物群落的关键因子,探讨不同种植年限的桉树林在尾矿生态恢复进程中对土壤恢复以及地表节肢动物群落重建的作用,为钨尾矿重金属污染的治理和生态环境恢复提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究地境概况

研究地为广东省澄海、饶平和潮安三县交界处的广东莲花山钨尾矿地(116°48′14″,23°44′25″),年降水量为1600 mm,平均气温为21 ℃。该矿最初建于1956年,于1999年关闭。在几十年的采矿过程中,留下了大片的裸露废弃地,采矿废弃地面积约为100 hm2,分为尾矿废弃地、矿渣堆积区和矿石筛选区,废弃地自然植被少,水土流失严重。桉树是桃金娘科(Myrtaceae)桉属(Eucalytus)的常绿高大乔木,生长快,适应能力强。种植桉树对恢复矿山生态环境、提高生物多样性具有重要的意义(肖玖金等,2011)。近年来,该尾矿通过种植柠檬桉(Eucalyptus citriodora Hook.f.)进行生态恢复。本研究以莲花山钨尾矿恢复区种植1 a桉树和7 a桉树及种植26 a的矿区外围桉树林作为实验样地,以远离尾矿的无污染桉树林作为对照样地进行对比研究。样地设置如下(图1)。

图1 钨尾矿不同种植年限桉树林样地设置示意图Fig. 1 Diagram of Eucalyptus forest sample setting in different planting years of tungsten tailings

样地Ⅰ:1 a桉树林样地,桉树与马占相思(Acacia mangium)混植1 a,面积0.33 hm2,海拔221-267 m。该样地是采矿后的裸露区域,偶见1-2株芒(Miscanthus sinensis)和乌毛蕨(Blechnum orientale),地表无凋落物层覆盖。样地位于尾矿的西坡。

样地Ⅱ:7 a桉树林样地,种植面积0.73 hm2,海拔191-230 m。伴生植物有芒、类芦(Neyraudia reynaudiana)和乌毛蕨等,地表植被与桉树凋落物层稀薄,间断伴有裸露区。位于距尾矿西北方向约0.1 km处的矿渣堆积区、尾矿上坡段近山顶的西山坡。

样地Ⅲ:为种植26 a的桉树林地,种植面积7 hm2以上,属于未开采的矿区,位于已开采钨尾矿区外围。海拔202-234 m之间。林地伴生植物密度较大,物种丰富,主要有类芦、芒萁(Dicranopterisdichotoma)、狗尾草(Setaria viridis)、乌毛蕨、牛筋草(Eleusine indica)、山乌桕(Sapium discolor)、台湾相思(Acacia confusa)等,林地凋落物层2-3 cm。样地设在尾矿的西面和北面。

样地Ⅳ:对照样地,桉树种植27 a,距离矿区2.8 km,属于未受矿区污染的桉树林地,种植面积5 hm2以上。海拔212-247 m。林地伴生草本植物密集,物种丰富,主要有芒、飞机草(Eupatorium odoratum)、山乌桕、芒萁等植物,植被多样性高,林地凋落物层3-4 cm。位于尾矿西北方向。

1.2 样品采集与处理

2017年7月中旬、8月中旬各采样1次。采样点设置:本研究的4个样地的海拔高度存在一定差异,为使4个样地各采样点基本保持在同一海拔高度上取样,本研究采样点设置的海拔高度范围在(200±30)m,每个样地的各个采样点间的距离为(20±2) m。采样方法:在Ⅰ-Ⅳ样地中选取5个采样点,每个采样点设置9个50 cm×50 cm的样方,每个样地设置45个样方,4个样地共设置180个样方。采用搜索法和捕捉法在样方内采集大型地表节肢动物,采用10目和20目土壤筛进行分级筛选和分离,收集样方内地表凋落物和表层土中的中小型土壤动物。每个样方标本单独保存在80%酒精中,根据《中国亚热带土壤动物》(尹文英,1992)、《中国土壤动物检索图鉴》(尹文英等,1998)、《昆虫分类》(郑乐怡等,1999)(上、下册),在体视镜下对地表节肢动物进行鉴定和分类统计,采用大分类法,分类至目,两次采样获得的同一采样点的标本合并统计其个体数和类群数。

1.3 土壤样品的采集与环境因子的测定

同时,在样地Ⅰ至样地Ⅳ的每个样地选取5个样点,沿土壤垂直剖面采集0-10 cm土层土壤样品,进行土壤理化性质和重金属含量的测定。土壤有机质(SOM)采用重铬酸钾容量法测定,土壤全氮(TN)采用半微量开氏法,土壤全磷(TP)采用NaOH熔融-钼锑抗比色法,土壤速效磷(AP)采用盐酸-氟化铵法,土壤全钾(TK)采用NaOH熔融-火焰光度法测定,土壤含水率(SWC)采用烘干法,土壤pH值(pH)采用酸度计(pHS-3C)水浸法。土壤铅、铬、镍的测定采用王水-高氯酸消煮-原子吸收光谱法,土壤砷的测定采用氢化物-原子荧光光谱法,锰、铜、锌的测定采用HF-HNO3-HCLO4消煮-原子吸收分光光度法测定。

1.4 数据处理

(1)运用SPSS 19.0软件对土壤环境因子进行Duncan's多重比较检验(α=0.05),比较环境因子含量的差异显著性。

(2)每个样方单独统计记录,获取 45个样方地表节肢动物的数量和物种数;再将每个采样点的采样数据合并,统计4个桉树林样地地表节肢动物的个体数量(N)和类群数(S),运用SPSS 16.0的单因素方差分析(One-way ANOVA)对每个样地地表节肢动物群落 Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Margalef丰富度指数(R)、Pielou均匀度指数(E)、Simpson优势度指数(C)(钱迎春等,1994;廖崇惠等,2009)进行Duncan's新复极差多重比较检验(α=0.05),比较地表节肢动物群落参数差异显著性。计算公式如下:

物种优势度:

Shannon-Wiener指数:

Margalef物种丰富度指数:

Pielou均匀性指数:

式中,H′mas=lnS。

由表2分析可得出以下结论:①优化传统挖掘机摊铺工艺是基于异味控制的必然选择;②采用履带式移动堆料机可以实现最小作业面和最佳堆体高度;③白天能够实现负压+药剂喷洒同步除臭,进一步消减异味总量;④污泥作业区无人化操作是可以实现的。

Simpson优势集中性指数:

式中,Ni为每个类群的个体数;N为动物群落全部类群的总个体数;Pi为群落第 i类群个体数占总个体数比例;S为群落总类群数;H′max为最大多样性指数。

(3)利用4个桉树林样地地表节肢动物群落个体数量和类群丰富度数据矩阵及土壤环境因子(土壤理化性质和土壤重金属因子)数据矩阵,采用线性的冗余度对应分析(Redundancy analysis,RDA)定量研究不同桉树林样地地表节肢动物群落分布与土壤环境因子之间的关系。采用国际通用的排序软件CANOCO 4.5(Lep et al.,2003)以偏RDA分析(partial RDA)和蒙特卡洛置换检验(Monte-Carlo permutation test)定量评价每个环境因子对地表节肢动物群落分布的贡献率(每个环境因子独立解释量),绘制动物类群分布与解释变量关系的 RDA二维排序图,比较不同生境地表节肢动物综合特征的差异。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性质结果分析

26 a桉树林和对照桉树林的土壤有机质含量、全氮含量、速效磷含量、全钾、含水率、pH值较高,1 a和7 a桉树林的较低;1 a和7 a桉树林全氮的含量显著低于26 a桉树林和对照桉树林。1 a和7 a桉树林的土壤有机质含量、全氮含量、含水率、速效磷含量均显著低于26 a和对照桉树林;不同林龄桉树林土壤pH差异显著,1 a和7 a桉树林土壤pH值低,种植年限长的pH高。1 a桉树林土壤全磷含量最低,7 a桉树林稍高,26 a桉树林和对照桉树林较高;全钾含量差异不大,7 a和桉树林26 a桉树林间差异显著(表1)。

2.2 土壤重金属含量结果分析

1 a桉树林、7 a桉树林样地土壤Zn、Cu、Mn、Cd、As、Pb含量较高,尾矿外围26 a桉树林和对照桉树林的较低。1 a桉树林土壤Zn、Cu含量与7 a桉树林样地、26 a桉树林、对照桉树林的差异均达到显著水平;1 a桉树林、7 a桉树林土壤Mn、Cd、As含量与26 a桉树林、对照桉树林的差异均达到显著水平;4个桉树林土壤Ni含量均无显著差异;1 a桉树林样地土壤Pb含量与26 a桉树林、对照桉树林的差异均达到显著水平;7 a桉树林样地土壤Pb含量与26 a桉树林的差异均达到显著水平(表2)。

表1 桉树林样地土壤理化性质Table 1 Soil physical and chemical properties of Eucalyptus forests

2.3 不同桉树林地表节肢动物土壤的类群组成与多度比较

4个样地共捕获 17个类群地表节肢动物,共2245只。其中,1 a桉树林捕获地表节肢动物2个类群,共40只,占总捕获量的1.79%,仅由蜘蛛目和膜翅目组成。7 a桉树林捕获地表节肢动物9个类群,共133只,占总捕获量的5.87%;由蜘蛛目、膜翅目和半翅目组成的优势类群,占该样地的70.23%;其他均为常见类群。26 a桉树林捕获地表节肢动物 15个类群,共 823只,占总捕获量的36.90%;优势类群为蜘蛛目和膜翅目,占该样地动物数量的54.43%;常见类群7目,占43.28%;稀有类群6目,占2.29%。对照桉树林捕获地表节肢动物16个类群,共1232只,占总捕获量的55.72%;优势类群为蜱螨目、蜘蛛目和膜翅目,占此样地捕获动物的66.99%;常见类群7目,占29.57%;稀有类群7目,占3.44%。

多重比较分析表明,对照组桉树林与1 a、7 a及 26 a桉树林的地表节肢动物类群组成差异达到显著水平。蜘蛛目是4个样地的特征类群,其个体数量的差异达到显著水平。7 a桉树林地表节肢动物增加了蜱螨目、蜚蠊目、弹尾目、等翅目、半翅目、直翅目、螳螂目等7个类群,蜱螨目和膜翅目由少增多。1 a与7 a桉树林地表节肢动物类群的多度差异不显著,1 a与26 a、对照桉树林的差异达到显著水平。除螳螂目、鞘翅目和鳞翅目外,7 a桉树林的动物类群多度显著低于26 a桉树林、对照桉树林。由此可知,尾矿废弃地在生态修复过程中地表节肢动物群落发生了演替,动物群落结构趋于复杂(表3)。

2.4 桉树林地表节肢动物群落的多样性

生态学指标方差分析表明,26 a桉树林和对照桉树林地表节肢动物类群数(S26=11.56,S对照=12.56)及多样性指数(H′26=1.94、H′对照=1.95)无显著差异,但类群数量均显著高于1 a(S1=2.00)和7 a桉树林(S7=6.44),多样性指数显著高于1 a(H′1=0.62)和7 a桉树林(H′7=1.64);而7 a桉树林的类群数量和多样性指数显著高于1 a桉树林。动物个体数和丰富度指数按对照桉树林(N对照=136.11,R对照=2.35)、26 a桉树林(N26=91.44,R26=2.34)、7 a桉树林(N7=14.78,R7=2.03)及 1 a桉树林(N1=4.44,R1=0.70)排列依次减少,且差异显著。均匀度指数为1 a(E1=0.89)和7 a桉树林(E7=0.89)显著高于26 a(E26=0.79)和对照桉树林(E对照=0.77);优势性指数为1 a桉树林(C1=0.56)显著低于7 a(C7=0.83)、26 a(C26=0.82)和对照桉树林(C对照=0.82)(图2)。

表2 桉树林的土壤重金属含量Table 2 Heavy metal contents in soil of Eucalyptus forests mg·kg-1

表3 不同桉树林地表节肢动物类群组成与多度比较Table 3 Groups composition and abundance of ground-dwelling arthropod in Eucalyptus forests

2.5 桉树林地表节肢动物群落组成对土壤环境因子的响应

4个桉树林地表节肢动物群落与土壤理化因子的 RDA排序结果表明,第 1轴(F=24.493,P=0.002)解释了67.9%的地表节肢动物群落变化,所有典型轴(F=7.796,P=0.002)解释了89.7%的地表节肢动物的群落变化,在统计学分析上达到显著水平,说明排序分析能够很好地反映4个桉树林地表节肢动物群落分布与土壤理化因子的环境变量关系(图3)。对环境因子逐步向前筛选变量的偏 RDA分析结果表明,速效磷(F=34.546,P=0.001)和土壤有机质(F=5.302,P=0.011)是影响桉树林地表节肢动物群落分布的主要环境因子,两个环境因子总共解释了89.67%的环境变异,速效磷对地表节肢动物群落的影响最大,贡献率达79.83%,土壤有机质的贡献率为9.84%(表4)。土壤有机质(r=0.9505)、全氮(r=0.8242)、土壤含水量(r=0.9523)、全速效磷(r=0.9683)、和pH(r=0.8861)与第1排序轴呈显著正相关,全磷与第1排序轴呈负相关(r=-0.3874)。从图3的排序还可以看出,所有地表节肢动物均与排序轴1呈正相关,其中,蜘蛛目、双尾目、直翅目、等翅目和螳螂目与排序轴1呈显著正相关,且受土壤有机质、含水量和速效磷的影响。

表4 土壤理化性质对桉树林地表节肢动物群落变化的贡献率Table 4 Contribution rate of soil physicochemical properties to ground-dwelling soil arthropod community of Eucalyptus forest

4个桉树林样地地表节肢动物群落与土壤重金属因子的RDA排序结果表明,排序轴1(F=13.060,P=0.001)的贡献率为68.5%,所有典型轴(F=4.016,P=0.001)解释了 89.7%的地表节肢动物的群落变化,在统计学分析上达到极显著水平,说明排序分析能够很好地反映4个桉树林样地地表节肢动物群落分布与重金属因子的环境变量关系(图 4)。偏RDA分析结果表明,重金属Cu(F=30.414,P=0.001)是影响桉树林地表节肢动物群落分布的主要环境因子,对地表节肢动物群落的影响最大,贡献率为88.95%。Pb(r=-0.6486)、Zn(r=-0.9079)、As(r=-0.8734)、Cu(r=-0.9460)和 Cd(r=-0.6838)与第1排序轴呈显著负相关,对桉树林地表节肢动物群落的分布影响较大(见表5)。

图2 不同样地桉树林地表节肢动物群落多样性Fig. 2 Ground-dwelling soil arthropod community diversity of Eucalyptus forests in different sample sites

3 讨论

3.1 尾矿不同恢复年限桉树林及外围桉树林地表节肢动物群落结构的差异

地表节肢动物群落多样性不仅能够反映群落中物种的数量组成与分布状况,更能反映土壤生境结构之间的相似性和差异性(Colwell,2013;刘继亮等,2018)。1 a桉树种植在废弃矿区,无伴生植被,地表裸露,地表节肢动物是由外围桉树林样地边缘暂时迁入,但极少有物种在此区域定居,因此动物群落组成简单,1 a桉树林只有2个动物类群,动物个体数量最少。7 a的桉树林生长了一些芒、类芦、乌毛蕨、狗尾草等植物,地表存积了薄层凋落物,为地表节肢动物的生存提供了条件,地表节肢动物增加了7个类群,且个体数量增多,由优势类群(蜘蛛目、膜翅目和半翅目)和常见类群组成的动物群落结构趋于复杂化,提升了丰富度和多样性指数,但与26 a桉树林和对照桉树林相比,其地表节肢动物类群的组成仍很简单,这也是其均匀度指数高于26 a桉树林和对照桉树林,而优势度指数低于26 a和对照桉树林的主要原因。钨尾矿废弃地植被生态系统遭到严重破坏,地表裸露,无掩蔽物,同时食物链断裂成为地表节肢动物群落多样性及丰富度降低的主要原因(张淑花等,2012)。更多的研究表明,在生态恢复进程中植物群落的演替会引起土壤基质渐趋好转,金属污染得到缓解,丰富了地表节肢动物的食物网结构,改善了地表节肢动物的生存环境,适宜更多的地面地表节肢动物类群迁入和生存(Kampichler et al.,1999;Grześ,2009;Huang et al.,2011)。26 a桉树林和对照桉树林伴生植被较茂盛,层次复杂,土壤表面的枯枝落叶为土壤补充养分,也为地表节肢动物提供了栖息和捕食场所,动物类群分别增加到15个和16个,使得动物群落结构更加复杂,除了优势类群和常见类群,还增加了多个稀有类群,地面地表节肢动物个体数量、类群数、丰富度和多样性指数显著高于1 a和7 a桉树林。随着桉树种植年限增加及多种自然草本植物的迁入,废弃尾矿生态恢复进程加快,有更多数量和种类的地表节肢动物迁入定居。由此表明,植被的多样化演替及土壤养分的补给、循环和发展是地表节肢动物群落多样性提高的主要原因,也是尾矿废弃地生态恢复的关键(Frouz et al.,2007;任婷,2012)。因此,在尾矿废弃地生态恢复进程中,植被群落的演变及多样性的提高,对土壤生态系统中地表节肢动物群落的重建至关重要(Courtney et al.,2010;Haimi et al.,2002;王宗英等,2000;彭东海,2016)。

表5 重金属对桉树林地表节肢动物群落变化的贡献率Table 5 Contribution rate of Soil heavy metal to ground-dwelling soil arthropod community of Eucalyptus forest

图3 钨尾矿桉树林地表节肢动物群落与土壤理化因子的RDA二维排序图Fig. 3 RDA sequencing diagram of ground-dwelling soil arthropod andsoil physicochemical properties in Eucalyptus tungsten tailing forest

图4 钨尾矿桉树林地表节肢动物群落与重金属因子的RDA二维排序图Fig. 4 RDA sequencing diagram of ground-dwelling soil arthropod community and heavy metal factors of Eucalyptus plantations in tungsten tailing

3.2 生态恢复不同年限桉树林及外围桉树林地表节肢动物与环境因子的相关性

地表节肢动物群落组成与多样性受制于植被生境条件(王金满等,2013;黄红英等,2017)。本研究中,恢复区桉树林(1 a与7 a桉树林)与外围桉树林(26 a与对照桉树林)生境存在显著差异,这种差异主要包括植被组成和多样性、土壤重金属因子和土壤理化因子。1 a桉树林因生态恢复期限短,土壤基质环境恶劣,Cu与 Zn、Pb、As、Cd等重金属因子产生的生物毒性造成植物不能正常生长,地表植被极其稀少,恶劣的生境导致地表节肢动物群落仅由数量较少的蜘蛛和蚂蚁两个类群组成。其可能因素有二:一是蜘蛛和蚂蚁的活动空间较大,可快速从外围生境迁入;二是这两个动物类群对重金属污染具有较强的耐受性(张永志等,2006;杨责凯等,2012)。7 a桉树林生态恢复使土壤演化加快,土壤肥力有所转好,样地中已有芒、类芦、乌毛蕨等一些自然生长的先锋植物伴生,植被生态变得相对复杂,重金属综合污染产生的生物毒性减轻,更多的地表节肢动物由矿区外围生境迁入,因此地表节肢动物群落结构较1 a桉树林更加复杂。比较分析1 a和7 a桉树林生境地表节肢动物群落的演替变化,在土壤重金属污染严重的生境中,重金属毒性可能对一些地表节肢动物动物群落个体数、多样性和丰富度产生影响(Antunes et al.,2013;李孝刚等,2014),但更重要的原因可能是因尾矿废弃地生态恢复时间较短,土壤理化因子尚未得到很好的恢复,植被生境较差所致。1 a和7 a桉树林均属于尾矿生态恢复的初期,土壤基质恶劣,土壤养分匮乏,因此对地表节肢动物群落影响不大,而主要受重金属因子的影响(白义等,2011)。26 a桉树林和对照桉树林存在污染轻微或无污染,土壤肥力成为影响地表节肢动物群落的主要因子。本研究中,土壤速效磷之所以对地表节肢动物群落的影响最大,可能原因是该地区土壤含磷量较高。除此之外,土壤有机质、土壤全氮是仅次于土壤速效磷的重要的环境因子,对地表节肢动物群落具有较大的影响。种植年限长的7 a桉树林土壤基质有所恢复,自然生长的草本植物趋多,生境出现转好趋势,形成了简单的食物网结构(Mudrák et al.,2012;孙贤斌等,2014),因此其动物群落的丰富度、个体数量及多样性指数随之大幅度提升。地表节肢动物的迁入增加了有机质向矿物层的迁移,有机质在矿物层的积累导致微生物呼吸增强和生物量增加,并提高了土壤中的水分保持,更有利于尾矿废弃地植物生态恢复(Frouz et al.,2006)。诸多研究研究表明,地表节肢动物的丰富度与其定居的生境植被的复杂程度及土壤理化指标呈正相关,这与本研究结果一致(Frouz et al.,2007;王移等,2010)。26 a桉树林和对照桉树林种植年限长,林地生态环境优良,速效磷、土壤有机质、全氮及含水量等土壤肥力显著高于1 a桉树林和7 a桉树林,其地表节肢动物个体数、类群数、丰富度及多样性指数显著高于尾矿生态恢复区的1 a和7 a桉树林。

4 结论

综合研究结果表明,随着尾矿废弃地植被生态系统恢复的推进,地表节肢动物的物种数、个体数、丰富度指数和多样性指数显著增加。尾矿外围的26 a桉树林和对照桉树林植被生境、土壤环境质量较好,地表节肢动物的物种数、个体数、丰富度指数和多样性指数显著高于7 a桉树林与1 a桉树林。钨尾矿废弃地植被生态恢复对土壤理化因子的演替具有重要作用。生态恢复年限越长,对土壤环境改良越有利,越容易促进食物网的形成,进而促使更多种类的地表节肢动物持续迁入,提高地表节肢动物群落多样性,最终促进尾矿区的生态恢复。

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