土壤动物物种及其多样性调查与监测

1 土壤动物物种及其多样性季节动态调查与监测

专项网开展的区域土壤动物物种及其多样性季节动态数据调查与监测，目的之一是了解我国农区、林区和牧区等典型生态类型区内代表性地点土壤动物物种及多样性随季节变化的特征，目的之二是积累和提高我国各地代表性地点不同季节土壤动物多样性的数据库和馆藏标本库数据与实物标本保存。

1.1代表性调查样点选择

在东北、华北、华中、华东、华南、西南、西北和青藏高原等各大自然地理地区，各类群负责单位选择代表性地点进行定位监测连续季节动态数据，目前建议地点位于长春、沈阳、北京、上海、广州、昆明、成都、兰州、武汉、厦门，后续根据工作能力的提升再增加观测地点（图1-1）。各地每两个月调查一次。

图1-1 季节性土壤动物物种及其多样性调查与监测地点

1.2 样地布设

每个代表性采样点内设置所在地区典型农田或林地或草地及周围各土地利用类型样地，至少选择当地3个生境类型；原则上，在每一个采样点，同一类型样地采样至少3次随机重复（存在一定空间隔离），保证样点代表性和典型性动物物种的采集。在满足前述需要的前提下，同时本着容易操作和经济性原则，即从样本数量的统计学要求和实际工作量承受能力双重考虑,各生境及生境内的样地之间不宜相距过远。

1.3 样地记录及环境照片拍摄

每次采集样品时的样地情况及环境照片拍摄等，如普查4相应部分。

1.4 样品采集

本部分主要是了解各类群土壤动物不同物种及多样性在各季节的变动规律，建议以定量样品采集为主，如普查3和5相应部分。

1.5 土壤动物标本收集、固定、保存

如普查6，按各类群馆藏标本制作方法执行。

1.6 土壤动物标本制作与鉴定

如普查7，按各类群馆藏标本制作方法执行。

1.7 内业处理与数据获取

如普查8，按各类群多样性数据获取方式执行。

2 长期大型动态固定监测样地土壤动物物种及多样性调查

专项网开展农区农田、林区森林和牧区草地长期大型动态固定监测样地建设，进行相关专项土壤动物物种及多样性数据调查，目的之一是采集我国各地土壤动物各类群物种生境尺度物种多样性空间特征的信息，目的之二是积累和提高农田、森林和草地生境尺度格局动态土壤动物多样性数据库和馆藏标本库。

2.1 代表性调查样点选择

（1）农田样地的设置  东北平原、华北平原、长江中下游平原和四川盆地是我国粮食主产区。专项网选择东北平原、华北平原、长江中下游平原和四川盆地，依据上述粮食主产区气候、土壤和种植作物的典型性、代表性，考虑调查工作开展的便利性，共选择4处地点建设农田长期大型动态固定监测样地，开展田间土壤动物多样性调查（表2-1，图2-1）。

表2-1 中国农区田间样地土壤动物监测样点概况

（2）森林样地的设置  东北、华东、华中、华南和西南等是我国主要的森林分布地区，考虑自然地理地带的代表性以及中国科学院已建设森林大样地基础，选择长白山、古田山、八大公山、鼎湖山和西双版纳共5处地点，建设林区长期大型动态固定监测样地，开展森林土壤动物多样性调查（表2-2，图2-1）。

表2-2 中国林区天然林样地土壤动物监测样点概况

（3）草地样地的设置  内蒙古高原、青藏高原是我国主要的牧区。依据气候、土壤和种植作物的典型性、代表性，考虑调查工作开展的便利性，选择呼伦贝尔草原、锡林浩特草原、河西走廊荒漠戈壁和海北高寒草甸4处地点，建设牧区长期大型动态固定监测样地，开展草地土壤动物多样性调查（表2-3，图2-1）。

图2-1 中国农田、森林和草地长期大型固定动态土壤动物监测样地示意图

注： 黄色实心点为农田长期大型动态固定监测样地，红色实心点为森林长期大型动态固定监测样地；蓝色实心点为草地长期大型动态固定监测样地。

表2-3 中国牧区草地土壤动物监测样点概况

拓展阅读2-1：土壤动物多样性调查与监测野外工作安全防护规范

2.2 样地布设

（1）样地布设方案  长期大型动态固定监测样地的选择需满足以下条件：样地连续分布，样地内尽量不要有公路、河流（可以是灌溉沟渠）、铁路等穿过，该连续分布的样地内不能有城镇、村落、房屋等分布；该连续分布样地的面积，至少达到10 hm²；该连续分布样地距离最近的村落、城镇至少200 m以上；该连续分布样地距离最邻近公路至少100 m以上；耕作模式具有典型性，种植作物为该农区典型的农作物；农业耕作历史至少30年以上。森林样地设置在原始林内。草地样地设置在天然放牧草地内。

每个长期大型动态固定监测样地的具体建设方案如下：将农区、林区和牧区长期大型动态固定监测样地分别建设在连续分布的农田、森林和草原分布区内的中心区域。例如东北黑土农田大样地，选取东北黑土农区核心分布区，参照巴拿马Barro Colorado Island (CBI) 50 hm²样地技术规范和中国森林大样地生物多样性调查研究方法，利用GPS接收机，使用RTK测量技术，先划定400 m×400 m样地，将样地划分成1600个10 m×10 m的小样方（图2-2），并在每个样地标志性明显的区域设置永久性地标。

图2-2长期大型动态固定监测样地布置示意图（以东北农田16 hm²样地为例）

2.3 样地记录及环境照片拍摄

调查包括样地基本情况及环境照片拍摄等。

调查样地基本情况和拍摄环境照片的过程中，需要完成任务的基本要求。完成任务基本要求之余，鼓励拍摄更丰富的照片、视频和音频资料。

（1）样地记录  主要包含以下信息：行政位置、经纬度、海拔、生境类型、土壤特征、地貌、天气、植被或作物、样点及周围主要环境特点简要描述与备注（如村庄、公路、土壤和其他有特点的环境要素）。

（2）环境照片  主要包含以下信息：手检法、土钻法、陷阱法、吸虫器和筛土（凋落物）法样方照片；生境、土壤、地貌、植被或作物、样点周边关键环境要素（如河流）照片。照片的基本要求为：每个样点内每种生境的每个重复样地的每个样品，都要拍照。拍摄、保存和提交JPEG图片，可以使用手机、相机等设备；拍摄照片的编码，同所拍摄采样点的编码。

3 山地垂直自然带土壤动物物种及多样性调查与监测

专项网开展山地垂直自然带土壤动物物种及多样性数据专项调查，目的之一是采集我国典型地理区有垂直自带带山地土壤动物各类群物种随海拔变化的物种多样性信息，目的之二是补充土壤动物多样性数据库和馆藏标本库。

3.1 代表性调查山地选择   

在东北、华北、华中、青藏高原东缘及西南地区，依据气候、土壤和种植植被的典型性、代表性，例如分别设置长白山、小五台山、神农架、贡嘎山、鼎湖山和哀牢山建设海拔梯度样地，采集山地垂直自然带土壤动物多样性（表3-1，图3-1）。

表3-1 中国山地垂直自然带土壤动物监测样点概况

3.2 样地布设

   选择各山地垂直自然带典型坡向，自山麓至山顶，设置海拔梯度样带。海拔梯度样带首选各个海拔典型植被布置样地，然后在各典型植被样带之间增加过渡带样地。

   每一样带，每类动物样地各设置重复样地至少5个；蚯蚓等大型土壤动物样地之间彼此相距1 km左右或有一定的物理间隔，螨类、跳虫等中型土壤动物和线虫等小型土壤动物样地之间彼此相距50~100 m。每个样地内再选择典型生境重复采集样品3个，合并为一个样地样品。每一样带所有样地设置于该海拔典型植物群落内，务必保持植物群落特征的一致性。各样带样方附近地表没有人为干扰或其他可影响数据结果的活动。

图3-1长白山垂直自然带土壤动物海拔梯度样带样地示意图

3.3 样地记录及环境照片拍摄

同普查4相应部分。

3.4 样品采集

同普查3和普查5相应部分。

3.5土壤动物标本收集、固定、保存

同普查6相应部分。

3.6 土壤动物标本制作与鉴定

同普查7相应部分。

3.7 内业处理与数据获取

同普查8相应部分。

4 定位控制实验土壤动物物种及多样性调查与监测

4.1 代表性台站选择

专项网选择定位控制实验台站，采集各种实验处理下的土壤动物物种和多样性变化数据。定位观测样点，自北向南，控制实验台站选自中国科学院所属单位国家级、院级和所级各类长期定位台站，涉及农田、森林、草原和湿地四类生态类型。除采集土壤动物物种和多样性数据外，同时调查采集土壤动物群落结构和营养级，并采集土壤理化和土壤微生物等环境数据。

4.2 样地布设

布置两类样地：第一为定位站内实验处理，关注农区农田管理或林区森林管理方式或牧区草地管理方式等，如农田主要关注土壤长期施化肥和/或有机肥处理。第二为定位站附近的典型用地类型。

4.2.1 定位站内

（1）农区  对于定位站内，选择施肥、耕作和种植制度等实验处理，每个处理至少采集3个重复样地，每个重复样地采集3个样方。未能完全满足上述处理的定位站，必须有施肥处理实验。

（2）林区  对于定位站内，选择氮沉降、恢复演替和森林管理等实验处理，每个处理至少采集3个重复样地，每个重复样地采集3个样方。未能完全满足上述处理的定位站，必须有恢复演替处理实验。

（3）牧区  对于定位站内，选择氮沉降、生态恢复和草地管理等实验处理，每个处理至少采集3个重复样地，每个重复样地采集3个样方。未能完全满足上述处理的定位站，必须有生态恢复处理实验。

（4）湿地  对于定位站内，选择氮沉降、恢复演替和农牧管理等实验处理，每个处理至少采集3个重复样地，每个重复样地采集3个样方。未能完全满足上述处理的定位站，必须有氮沉降处理实验。

4.2.2 定位站外

（1）农区  对于农田定位站周边样地，选择农田、人工林和其他生境（如次生林、草地、果园、菜地或湿地）等3种代表性土地利用类型（相距500 m以上），分别至少设3个重复样地，每个重复样地采集3个样方。

（2）林区  对于森林定位站周边样地，选择天然林、人工林和其他生境（如农田、草地、果园、菜地或湿地）等3种代表性土地利用类型（相距500 m以上），分别至少设3个重复样地，每个重复样地采集3个样方。

（3）牧区  对于草地定位站周边样地，选择草地、人工林和其他生境（如次生林、农田、果园、菜地或湿地）等3种代表性土地利用类型（相距500 m以上），分别至少设3个重复样地，每个重复样地采集3个样方。

（4）湿地  对于湿地定位站周边样地，选择湿地、人工林和其他生境（如次生林、草地、果园、菜地或农田）等3种代表性土地利用类型（相距500 m以上），分别至少设3个重复样地，每个重复样地采集3个样方。

4.3 样地记录及环境照片拍摄

4.3.1 定位站内

记录各农田、森林或草地定位站相关样地试验处理、采样时植被或作物生长和水热状况等。拍摄每个处理的每个重复样地的整体环境及样方内外地上植被或作物和地面土壤环境，记录主要采样过程。

4.3.2 定位站外

记录各农田、林地和草地定位站周边相关代表性土地利用类型样地的植被或作物生长情况、地形和水热状况等。拍摄每个土地利用类型的每个重复样地的整体环境及样方内外的地上作物和地面土壤环境，记录主要采样过程。提醒注意：一定要记录每个样点的经纬度及空间位置，本部分工作可监测获取当地土壤动物由于景观和用地影响的集合群落信息。

4.4 样品采集

4.4.1 采样时间

（1）由于样品采集可能对控制实验样地产生一定的破坏，为了尽量减少对长期定位站样地的干扰破坏，定位站土壤动物采样多年隔期进行。虽然定位站外样地不存在破坏的情况，为了保持数据与标本的可比性，定位站外采样频次与定位站内相同。

（2）除非有特别的调查和观测任务，各地生长季采集样品，各地根据所区域的实际情况（温度、降水适宜和动物最丰富）决定具体采样时间。

4.4.2 采样方法

对定位站内外的任一实验处理（土地利用或植被类型），至少选择3个重复样地；于每个重复样地内设置3个重复小样方，依不同土壤动物类群的特性，在样地内采样。具体操作如下。

（1）土壤动物群落定量数据样品

①大型土壤动物取样  以吸虫器法收集100 cm×100 cm样方内地表的蜘蛛等大型土壤动物同时随机设置30 cm×30 cm×20 cm（每10 cm为一个剖面样品）的小样方组成一个混合样，以挖掘-手检法收集蚯蚓，若有其他大型土壤动物也一并收集。

②中型土壤动物取样  在样地内随机取3钻（内径5.6 cm，深20 cm，每10  cm为一个剖面样品）土壤，混合为更大土样，以备提取中型土壤动物。

③小型土壤动物取样  在100 cm×100 cm样方内随机取3钻（内径2.5 cm，深20 cm）土壤，混合为更大土样，以备提取小型土壤动物。

（2）土壤动物种类组成的补充采样样品  大型土壤动物活动能力强，且时空异质性很大，前述土壤动物群落定量研究的采样面积偏小，可能低估大型土壤动物的多样性。故开展如下补充采样。

①电击法采集蚯蚓  在前述100 cm×100 cm样方内插入两根电极（相距100 cm，深入土壤30 cm），以功率12 V 10 mA依次电击5 min，分别收集样方内外爬出地面的蚯蚓，分别计数和称重。

②陷阱法采集蚯蚓以外的大型土壤动物  在前述1 m×1 m样方外侧，随机选择一点，布置一个塑料杯，杯口与地面平齐，杯上罩一个离地约3 cm的罩子，杯内放饱和氯化钠，72 h后将陷阱内收集到的土壤动物样品带回实验室，保存于95%乙醇内，以备计数、称重和鉴定种类。

（3）土壤环境参数样品  于上述1 m×1 m样方外侧拟埋陷阱的点，以环刀取土测容重。于上述1 m×1 m样方内，收集作物叶片约2 g，地表凋落物约5 g，作物细根2 g和表土（0~10 cm）500 g，冷冻干燥后，备测碳氮稳定同位素自然丰度，微生物磷脂脂肪酸（PLFAs），土壤pH、养分等环境参数。

4.5 土壤动物标本收集、固定、保存

同普查6相应部分。

4.6 土壤动物标本制作与鉴定

同普查7相应部分。

4.7 内业处理与数据获取

4.7.1 土壤动物群落数据

（1）大型土壤动物主要类群的群落结构  先粗分为蚯蚓、马陆、唇足纲、等足目和其他等5大类，记录1 m×1 m样方内各类群的数量和生物量并拍照。然后，基于每个重复样地内各类群的数量和生物量，计算得到各实验处理（土地利用/植被）类型下主要大型土壤动物类群的数量和生物量。按类群分别填报附表17，每一个实验处理（土地利用/植被）类型单独填报。

在随后的1~2年内，在分类学家的协助下，通过体视显微镜进一步将上述类群细分到科或属种，记录各科/属/种大型土壤动物的数量和生物量并拍照，更新相应的附表17。

（2）大型土壤动物主要类群的营养级  分别选择上述5大类大型土壤动物的代表性科/属/种，取其身体组织10~20 mg，冷冻干燥，测定其¹³C和¹⁵N自然丰度，并与其潜在食物的同位素丰度进行对比，以量化其营养级。按类群分别填报附表18，每一个农业处理（土地利用/植被）类型单独填报。

（3）中型土壤动物（螨类和跳虫）的群落结构  将收集到的中型土壤动物在体视显微镜下粗分为螨类和跳虫，并将螨类分为甲螨、无气门螨、前气门螨和中气门螨等4大类，将跳虫鉴定到科，分别记录其在一个样品内的数量，并用十万分之一和百万分之一的天平测定其生物量，拍照。然后，基于每个重复样地内各类群的数量和生物量，计算得到各农业处理（土地利用/植被）类型下各螨类和跳虫类群的数量和生物量。按螨类和跳虫分别填报附表17，每一个实验处理（土地利用/植被）类型单独填报。

在随后的1~2年内，在分类学家的协助下，通过体视显微镜进一步将上述类群细分到科或属种，记录各科/属/种螨类或跳虫的数量和生物量并拍照，更新相应的附表17。

（4）中型土壤动物主要类群的营养级  分别选择上述螨类和跳虫的代表性科/属/种标本，测定其营养级，具体操作参照大型土壤动物营养级测定方法，特别小的个体，可以取整个或数个虫体测同位素自然丰度。按螨类和跳虫分别填报附表18，每一个实验处理（土地利用/植被）类型单独填报。

（5）小型土壤动物（线虫）的群落结构  以浅盘法/贝尔曼漏斗收集线虫后，在倒置显微镜下记录每个混合样中线虫总数量；然后，每个样品随机对 100 条线虫进行鉴定，不足 100 条的全部进行鉴定，并根据土壤湿度折算为每 100 g 干土含有的线虫条数（条/100 g 干土）。根据《中国土壤动物检索图鉴》、《荷兰线虫》、《植物线虫分类学》和《长白山森林土壤线虫—形态分类与分布格局》将线虫标本鉴定到目、科和属或种水平，分别计数和拍照，并估算其生物量，按各实验处理（土地利用/植被）类型分别填报附表17。

在随后的1~2年内，在分类学家的协助下，将上述标本进一步鉴定到科/属/种，分别计数和拍照，更新相应的附表17。

（6）小型土壤动物（线虫）的营养级  在倒置显微镜下，根据线虫口器及消化道等特征，确定上述用于分类鉴定的线虫标本归属的营养类群（即植食性线虫、食细菌线虫、食真菌线虫、捕食性线虫和杂食性线虫），分别计数，拍照。按各农业处理（土地利用/植被）类型分别填报附表18。

4.7.2 土壤等环境特征数据

土壤理化等环境参数分析，参考刘光菘（1996）。土壤微生物群落结构以微生物脂肪酸图谱来表征。按各实验处理（土地利用/植被）类型分别填报附表19。

4.7.3 土壤、植物等材料的保存

    土壤和植物等环境材料按照标准方法保存。