施肥對稻麥輪作體系中土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響及調(diào)控機(jī)制.pdf

1、線蟲作為物種和數(shù)量最豐富的微型后生動物，對土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和環(huán)境指示具有重要的作用，其數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)會受到施肥和環(huán)境條件的強(qiáng)烈影響，然而，目前關(guān)于線蟲對施肥和土壤環(huán)境條件響應(yīng)的研究還十分薄弱。本研究在我國華東地區(qū)稻麥輪作體系中進(jìn)行了連續(xù)5年(2011-2015)的田間施肥試驗，設(shè)置了不施肥(CK)、100％化肥(CF)、豬糞+50％化肥(MCF)、秸稈+100％化肥(SCF)、豬糞+秸稈+50％化肥(MSCF)和豬糞商品有機(jī)無機(jī)復(fù)

2、合肥(CMCF)6個施肥處理，探討施肥對稻麥季土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響及相關(guān)過程和機(jī)理。
　　研究內(nèi)容包括整合分析(meta-analysis)和田間施肥試驗。整合分析通過搜集已發(fā)表的研究數(shù)據(jù)，分析氮肥、有機(jī)肥的施用量和不同有機(jī)類肥料對土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響。田間施肥試驗的研究包括:1）調(diào)查施肥對水稻和小麥土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)影響的年季動態(tài)變化（5年）;2）比較水稻和小麥的根際和非根際土壤群落結(jié)構(gòu)對施肥的響應(yīng)特征;3）探究施肥對線蟲體積

3、的影響及線蟲體積的生態(tài)指示作用;4）揭示土壤線蟲營養(yǎng)類群對施肥引起的食物資源（土壤微生物和植物根系）和土壤環(huán)境(水分和pH)變化的響應(yīng)機(jī)制。
　　主要結(jié)果如下:
　　1.整合分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，線蟲物種豐富度、線蟲結(jié)構(gòu)指數(shù)SI和捕雜食線蟲數(shù)量在有機(jī)肥處理中顯著增加，在化肥處理中顯著降低。較高的有機(jī)肥施用量會增加線蟲物種豐富度和線蟲總數(shù);較高的施氮量會顯著降低物種豐富度、捕雜食線蟲數(shù)量和香農(nóng)多樣性指數(shù)H'。有機(jī)類肥料種類的差異也會對

4、土壤線蟲產(chǎn)生不同的影響，其中，含碳量高的秸稈、覆蓋作物等有機(jī)肥有助于提高土壤自由生活線蟲、香農(nóng)多樣性指數(shù)H'、結(jié)構(gòu)指數(shù)SI和富集指數(shù)EI;含氮量高的動物有機(jī)肥對植食性線蟲的抑制作用更好。研究結(jié)果表明，農(nóng)田土壤中施用碳含量較高的秸稈、覆蓋作物等有機(jī)類肥料有益于構(gòu)建穩(wěn)定的線蟲群落結(jié)構(gòu)和維持較高的生態(tài)恢復(fù)力。
　　2.土壤環(huán)境差異導(dǎo)致稻麥季的優(yōu)勢線蟲屬區(qū)別較大，水稻季為植食性線蟲潛根屬Hirschmanniella和食藻類線蟲桿咽屬Rh

5、abdolaimus;小麥季為食真菌線蟲絲尾墊刃屬Filenchus和食細(xì)菌線蟲頭葉屬Cephalobus、真頭葉屬Eucephalobus和擬麗突屬Acrobeloides。施肥對稻麥季線蟲總數(shù)的影響在兩季趨勢一致，而對優(yōu)勢屬的影響兩季存在差異。水稻季，CMCF處理顯著增加潛根屬Hirschmanniella數(shù)量1.3-6.2倍，降低桿咽屬Rhabdolaimus數(shù)量1.2-7.8倍;小麥季，SCF和MSCF增加近60％的絲尾墊刀屬F

6、ilenchus數(shù)量，降低近90％的擬麗突屬Acrobeloides數(shù)量。研究結(jié)果表明，稻麥輪作體系中土壤水分條件是線蟲群落結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)因素，而施肥是決定線蟲總數(shù)和線蟲種群大小的主要因素。
　　3.植物根系對土壤線蟲的影響在小麥季更大，小麥根際的線蟲總數(shù)、富集指數(shù)EI顯著高于非根際而多樣性指數(shù)H'、結(jié)構(gòu)指數(shù)SI顯著低于非根際;水稻根際和非根際的線蟲總數(shù)、多樣性指數(shù)和生態(tài)指數(shù)沒有顯著區(qū)別。施肥對稻麥季土壤線蟲的影響均顯著。根系與施肥的

7、交互作用對稻麥季土壤線蟲的影響均不顯著，說明施肥通過促進(jìn)植物根系作用來影響土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的可能性較小。
　　4.稻麥季施肥均會增加大部分線蟲的體積，且小個體線蟲（例如，食細(xì)菌線蟲和食真菌線蟲）的體積增幅較小，大個體線蟲（例如，雜食性線蟲）的體積增幅較大。施肥處理均顯著增加稻麥季的群落水平加權(quán)平均(community-weighted mean，CWM)體積大小。判別分析及多元回歸分析表明，CWM體積與稻麥季的土壤有機(jī)碳、全氮、有

8、效磷和有效鉀含量呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)程度高于其他常規(guī)線蟲指數(shù)，如Margalef豐富度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)H'、總成熟指數(shù)∑MI和富集指數(shù)EI與土壤肥力的相關(guān)性，說明CWM在表征土壤肥力和土壤環(huán)境變化方面具有明顯的優(yōu)勢。
　　5.結(jié)構(gòu)方程模型表明(structutal equation modeling，SEM)施肥介導(dǎo)的食物資源（土壤微生物、植物根系）和土壤環(huán)境(水分、pH)對線蟲營養(yǎng)類群的影響在稻麥季存在差異。整體而言，施肥對

9、小麥季線蟲群落的影響強(qiáng)于水稻季。植物根系顯著影響小麥季的食真菌線蟲、植食性線蟲和雜食性線蟲的數(shù)量，而對水稻季則沒有影響。土壤環(huán)境與小麥季食細(xì)菌和食真菌線蟲數(shù)量相關(guān)性很高，與水稻季各營養(yǎng)類群的相關(guān)性較低。施肥介導(dǎo)的優(yōu)勢食細(xì)菌線蟲與優(yōu)勢細(xì)菌類群之間的捕食關(guān)系兩季存在異同，真頭葉屬Eucephalobus與兩季的變形菌門Proteobacteria（β、δ和γ）和酸桿菌門Acidobacteria(3、4、6和7)都有相關(guān)性，而其他優(yōu)勢線蟲如