不同施肥方式对耕地黑土中小型土壤动物功能类群的影响_景佳爽.pdf

不同施肥方式对耕地黑土中小型土壤动物功能类群的影响景佳爽，林 琳，李艳芹，张利敏（哈尔滨师范大学地理科学学院 寒区地理环境监测与空间信息服务黑龙江省重点实验室，黑龙江哈尔滨）摘要 为探讨不同施肥方式对中小型土壤动物功能类群的影响，以黑龙江省哈尔滨市呼兰区耕作黑土为试验区，对施有机肥、施半有机肥、施无机肥和对照 种不同处理方式耕地黑土中小型土壤动物各功能类群进行研究。结果表明：共捕获中小型土壤动物 类，隶属于 门 纲 目 科，共 只，数量占比为杂食性（）腐食性（）菌食性（）植食性（）捕食性（），类群数大小为植食性（个）捕食性（个）腐食性（个）杂食性（个）菌食性（个），杂食性中小型土壤动物为优势类群；耕地黑土中中小型土壤动物的多样性指数、均匀度指数植食性最低，杂食性最高。与对照组相比，施有机肥时中小型土壤动物类群总数和各功能类群个体数显著增加，施无机肥时显著减少，施肥降低了中小型土壤动物各功能类群的丰富度；分析群落相似性表明，杂食性中小型土壤动物在不同处理方式间相似性程度较高；分析表明，土壤全磷、全氮、分别对施有机肥、半有机肥、无机肥样地中小型土壤动物功能类群分布影响显著。中小型土壤动物各功能类群生长受 种施肥方式影响明显，中小型土壤动物各功能类群更适宜在施有机肥下生存。关键词 施肥方式；中小型土壤动物；功能类群；群落特征中图分类号 文献标识码 文章编号（）：开放科学（资源服务）标识码（）：，（，），：，（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）；，；，；基金项目 黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才项目（）。作者简介 景佳爽（），女，河北承德人，硕士研究生，研究方向：土壤动物。通信作者，讲师，博士，从事资源环境与生态研究。收稿日期 东北黑土区作为全球仅有的三大黑土区之一，因其土壤肥沃、适宜农耕的优势，成为我国重要的商品粮产区。由于人类长期的掠夺式开发以及用养失衡，东北黑土区面临着黑土层变薄、有机质缺失、生态功能退化等问题。已有研究表明，施肥能直接有效地改善土壤肥力，提高土壤质量，是农业生产中缓解黑土退化的重要措施。土壤动物是土壤中必不可少的存在，在土壤环境中的物质循环与能量流动中充当着消费者与分解者的角色，是土壤生态系统的重要组成部分。部分土壤动物类群在功能和食性上具有相似的生态位，通过各个功能类群间的食物网关系，在生态系统中扮演着类似的生态角色。按照土壤动物食性将土壤动物分为 种功能类群：植食性、捕食性、腐食性、菌食性、杂食性。土壤动物各功能类群的分异规律是反应土壤质量变化的重要生态指标。施肥可以改变土壤理化环境，能够引起土壤动物各功能类群的群落多样性和分布特征发生变化，土壤动物各功能类群群落结构因施肥方式不同，变化有所差异。目前，关于土壤动物受不同施肥方式的影响研究较少。基于此，该研究主要探究不同施肥方式对耕地黑土植食性、捕食性、腐食性、菌食性、杂食性 种中小型土壤动物功能类群个体、类群及群落特征的影响，揭示不同施肥方式下中小型土壤动物各功能类群群落特征差异，为耕作黑土区的施肥方式提供科学建议。研究区概况研究 区 位 于 黑 龙 江 省 哈 尔 滨 市 呼 兰 区（，），总面积 ，海拔 ，整体地势平坦开阔，年平均气温 ，年降雨量，属于温带大陆性季风气候，年日照时数 ，安徽农业科学，（）：日照充足，全年无霜期平均 。试验地为耕作黑土为主体的农田生态系统，农作物为大豆，耕作方式为翻耕，施肥方式以复合肥为主。研究方法 样地设计 选取哈尔滨市呼兰区耕作黑土农田为样地，耕种作物为大豆，试验样地分为、个样地，不同试验样地间隔 。样地施有机肥（）；样地施半有机肥（）；样地施加无机肥（）；样地为对照组（），不做处理。每个处理重复 次，共计 个样地，每个样地大小为 。不同处理组肥料以等氮量为标准，采用四分法去除干扰，在播种前一次性均匀施入。施肥前采样测定总氮量，计算有机肥的总氮量，并将总氮量计入施氮量，以确保每一次施肥处理的氮量基本相等，排除氮肥流失对试验的影响。采集方法及鉴定 中小型土壤动物采集与鉴定。在每个样地随机取 个重复样，每个取样点大小为 ，除去地表杂草后以 深度为取样层，各土样采用四分法分别混合装入袋内密封，共 个土壤样品，土样标记好后带回实验室，用干漏斗（）分离提取样袋中的中小型土壤动物，用 的乙醇进行固定，置于实体显微镜下观察，中小型土壤动物鉴定参照中国土壤动物检索图鉴，一般鉴定到科，少数鉴定到目，统计个体数量。土壤理化性质的测定。每个取样点内采集 份 混合土样，分别标记好后将土壤装袋带回实验室自然风干，用于分析土壤理化性质。用 酸度计（，）测定土壤；用重铬酸钾容量法外加热法测定土壤有机质；用半微量凯氏法测定土壤全氮；用 熔融钼蓝比色法测定土壤全磷；用 熔融火焰光度法测定土壤全钾。数据分析及处理方法 采用 物种多样性指数（），物种均匀度指数（）、（）物种丰富度指数和（）相似性指数分析中小型土壤动物功能类群群落特征，计算公式如下：物种多样性指数公式：（，）物种均匀度指数公式：物种丰富度指数公式：（）相似性指数公式：（）式中，为土壤所有类群数；，为第 个类群的个体数，为群落中所有物种的个体数，、分别代表群落、的类群数，代表两群落的共有类群数。利用 软件进行单因素方差分析（），并且用 法对不同处理之间进行差异显著性检验（），分析中小型土壤动物各功能类群个体数、类群数及群落特征数据；通过典范对应分析（）分析中小型土壤动物与环境因子之间的关系，通过 软件进行分析运算。所有数据用 进行初步处理，用 作图。结果与分析 不同施肥方式下中小型土壤动物功能类群组成 样地共捕获中小型土壤动物 类，共 只，隶属于 门 纲 目 科（表），等节跳科（）、甲螨亚目（）、前气门亚目（）和中气门亚目（）均为 优 势 类 群，其 占 总 个 体 数 的 ；摇 蚊 科（）、圆跳科（）、山跳科（）、球角跳科（）、长角跳科（）和棘跳科（）为常见类群，其占总个体数的；其余为稀有类群，占总个体数的。研究区中小型土壤动物个体数分析显示：杂食性（只）腐食性（只）菌食性（只）植食性（只）捕食性（只），类群数分析显示：植食性（个）捕食性（个）腐食性（个）杂食性（个）菌食性（个），杂食性中小型土壤动物为优势类群。表 耕作黑土区中小型土壤动物不同功能类群 土壤动物类群 个体数个体数个体数个体数总个体数 频度多度功能类群摇蚊科 大蚊科 蚋科 叶甲科 金龟甲科 象甲科 叩甲科 网蝽科 奇蝽科 土蝽科 蝉科 夜蛾科 蝙蝠蛾科 个体数 类群数 接下表 卷 期 景佳爽等 不同施肥方式对耕地黑土中小型土壤动物功能类群的影响续表 土壤动物类群 个体数个体数个体数个体数总个体数 频度多度功能类群蜘蛛目 鹬虻科 长足虻科 剑虻科 舞虻科 步甲科 苔甲科 花蝽科 虎甲科 地蜈蚣目 石蜈蚣目 蚁科 么地蚣科 个体数 类群数 等节跳科 驼跳科 圆跳科 鳞跳科 疣跳科 山跳科 线蚓科 冬大蚊科 葬甲科 锹甲科 长小蠹科 个体数 类群数 球角跳科 长角跳科 棘跳科 粪蚊科 尖眼覃蚊科 出尾覃甲科 个体数 类群数 甲螨亚目 中气门亚目 前气门亚目 隐翅甲科 扁甲科 瓢甲科 蓟马科 个体数 类群数 总个体数 总类群数 注：，有机肥；，半有机肥；，无机肥；，对照；，植食性；，捕食性；，腐食性；，菌食性；，杂食性；“”为优势类群，个体数占总捕获量的 以上；“”为常见类群，个体数占总捕获量的；“”为稀有类群，个体数占总捕获量的 以下。：，；，；，；，；，；，；，；，；，；“”，；“”，；“”，不同处理方式下中小型土壤动物个体数总数不同。对照组中小型土壤动物个体数分析显示：杂食性（只）腐食性（只）菌食性（只）植食性（只）捕食性（只）；施有机肥中小型土壤动物个体数分析显示：杂食性（只）腐食性（只）菌食性（只）捕食性（只）植食性（只）；施半有机肥中小型土壤动物个体数分析显示：杂食性（只）腐食性（只）菌食性（只）捕食性（只）植食性（只）；施无机肥中小型土壤动物个体数分析显示：杂食性（只）腐食性（只）菌食性（只）植食性（只）捕食性（只）。综上可知，施有机肥和半有机肥使中小型土壤动物的个体数增多，施无机肥使中小型土壤动物的个体数减少，原因是有机肥和半有机肥为中小型土壤动物提供了充足的有机质，中小型土壤动物的食物来源增多，数量增加，而施无机肥造成土壤中有机质缺失，中小型土壤动物食物来源减少，数量减少。不同施肥方式下中小型土壤动物各功能类群结构变化 方差分析表明，不同施肥方式之间中小型土壤动物各功能类群的个体数、类群数差异显著（图）。与对照组相比，施有机肥处理对植食性、菌食性和杂食性中小型土壤动物个体数影响显著（）；施半有机肥处理对除杂食性中小型土 安徽农业科学 年壤动物外其他功能类群个体数均影响显著（）；施无机肥处理对植食性、捕食性和菌食性中小型土壤动物个体数影响显著（）。与对照组相比，施有机肥处理对植食性和菌食性中小型土壤动物类群数影响显著（）；施半有机肥处理对植食性、捕食性和菌食性中小型土壤动物类群数影响显著（）；施无机肥处理对除杂食性中小型土壤动物外其他功能类群数均影响显著（）。中小型土壤动物各功能类群个体和类群总数施有机肥时显著增加，施无机肥时显著减少（）。注：，有机肥；，半有机肥；，无机肥；，对照；，植食性；，捕食性；，腐食性；，菌食性；，杂食性；不同小写字母表示不同处理之间差异达显著水平（）。：，；，；，；，；，；，；，；，；，；（）图 不同施肥方式中小型土壤动物各功能类群个体总数和类群总数分布 不同施肥方式对中小型土壤动物各功能类群群落多样性的影响 不同处理组中小型土壤动物的多样性指数、均匀度指数植食性均最低，杂食性均最高（表）。与对照组相比，施肥降低了中小型土壤动物各功能类群的丰富度。施有机肥对捕食性、菌食性、杂食性中小型土壤动物的多样性指数、均匀度指数影响显著（），对植食性、杂食性中小型土壤动物的丰富度指数影响显著（）；施半有机肥对捕食性、腐食性、杂食性中小型土壤动物的多样性指数、均匀度指数影响显著（），对植食性、捕食性、腐食性中小型土壤动物丰富度指数影响显著（）；施无机肥对腐食性、杂食性中小型土壤动物的多样性指数、均匀度指数影响显著（），对植食性、捕食性中小型土壤动物的丰富度指数影响显著（）。表 不同施肥方式下中小型土壤动物各功能类群群落特征（平均值标准误）（）处理生态指数 注：，有机肥；，半有机肥；，无机肥；，对照；，植食性；，捕食性；，腐食性；，菌食性；，杂食性；，物种多样性指数；，物种均匀性指数；，物种丰富度指数；同列不同字母表示处理间存在显著差异（）。：，；，；，；，；，；，；，；，；，；，；，；，；（）不同施肥方式下中小型土壤动物功能类群群落相似性分析 不同处理组的组间相似性分析表明：杂食性中小型土壤动物相似性程度较高，其他中小型土壤动物功能类群相似性程度较低（表）。植食性中小型土壤动物在施半有机肥 卷 期 景佳爽等 不同施肥方式对耕地黑土中小型土壤动物功能类群的影响与有机肥（）、施半有机肥与对照组（）为中等相似，其余方式之间为中等不相似（），仅施有机肥与无机肥（）为极不相似；捕食性中小型土壤动物在施无机肥与半有机肥（）、施半有机肥与对照组（）为中等不相似，其余方式之间为中等相似（）；腐食性中小型土壤动物在施有机肥与半有机肥（）为极相似，在施有机肥与对照组（）、施有机肥与无机肥（）、施无机肥与对照组（）为中等相似，其余方式之间为中等不相似（）；菌食性中小型土壤动物在施有机肥与半有机肥（）、对照组（）为极相似，在施半有机肥与对照组（）为中等相似，其余方式之间为中等不相似（）；杂食性中小型土壤动物在施有机肥与半有机肥（）、无机肥（）、施半有机肥与对照组（）为极相似，其余方式之间为中等相似（）。表 不同施肥方式下中小型土壤动物各功能类群相似性指数 功能类群 施肥方式 注：，有机肥；，半有机肥；，无机肥；，对照；，植食性；，捕食性；，腐食性；，菌食性；，杂食性；群落相似性划分，表示极不相似，表示中等不相似，表示中等相似，表示极相似。：，；，；，；，；，；，；，；，；，；：，不同施肥方式下中小型土壤