施肥對稻麥輪作體系中土壤線蟲群落結構的影響及調控機制.pdf

1、線蟲作為物種和數量最豐富的微型后生動物，對土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質轉化和環(huán)境指示具有重要的作用，其數量和群落結構會受到施肥和環(huán)境條件的強烈影響，然而，目前關于線蟲對施肥和土壤環(huán)境條件響應的研究還十分薄弱。本研究在我國華東地區(qū)稻麥輪作體系中進行了連續(xù)5年(2011-2015)的田間施肥試驗，設置了不施肥(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)和豬糞商品有機無機復

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構的影響及相關過程和機理。
　　研究內容包括整合分析(meta-analysis)和田間施肥試驗。整合分析通過搜集已發(fā)表的研究數據，分析氮肥、有機肥的施用量和不同有機類肥料對土壤線蟲群落結構的影響。田間施肥試驗的研究包括:1）調查施肥對水稻和小麥土壤線蟲群落結構影響的年季動態(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構對施肥的響應特征;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)變化的響應機制。
　　主要結果如下:
　　1.整合分析結果發(fā)現，線蟲物種豐富度、線蟲結構指數SI和捕雜食線蟲數量在有機肥處理中顯著增加，在化肥處理中顯著降低。較高的有機肥施用量會增加線蟲物種豐富度和線蟲總數;較高的施氮量會顯著降低物種豐富度、捕雜食線蟲數量和香農多樣性指數H'。有機類肥料種類的差異也會對

4、土壤線蟲產生不同的影響，其中，含碳量高的秸稈、覆蓋作物等有機肥有助于提高土壤自由生活線蟲、香農多樣性指數H'、結構指數SI和富集指數EI;含氮量高的動物有機肥對植食性線蟲的抑制作用更好。研究結果表明，農田土壤中施用碳含量較高的秸稈、覆蓋作物等有機類肥料有益于構建穩(wěn)定的線蟲群落結構和維持較高的生態(tài)恢復力。
　　2.土壤環(huán)境差異導致稻麥季的優(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數量1.3-6.2倍，降低桿咽屬Rhabdolaimus數量1.2-7.8倍;小麥季，SCF和MSCF增加近60％的絲尾墊刀屬F

6、ilenchus數量，降低近90％的擬麗突屬Acrobeloides數量。研究結果表明，稻麥輪作體系中土壤水分條件是線蟲群落結構的主導因素，而施肥是決定線蟲總數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、富集指數EI顯著高于非根際而多樣性指數H'、結構指數SI顯著低于非根際;水稻根際和非根際的線蟲總數、多樣性指數和生態(tài)指數沒有顯著區(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，說明施肥通過促進植物根系作用來影響土壤線蟲群落結構的可能性較小。
　　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碳、全氮、有

8、效磷和有效鉀含量呈顯著正相關，其相關程度高于其他常規(guī)線蟲指數，如Margalef豐富度指數、香農多樣性指數H'、總成熟指數∑MI和富集指數EI與土壤肥力的相關性，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.結構方程模型表明(structutal equation modeling，SEM)施肥介導的食物資源（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量，而對水稻季則沒有影響。土壤環(huán)境與小麥季食細菌和食真菌線蟲數量相關性很高，與水稻季各營養(yǎng)類群的相關性較低。施肥介導的優(yōu)勢食細菌線蟲與優(yōu)勢細菌類群之間的捕食關系兩季存在異同，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)都有相關性，而其他優(yōu)勢線蟲如