蔣云峰+錢瑞雪+王祥賀+王月+郭長鳴

摘要：為探討免耕玉米秸稈覆蓋對大型土壤動物功能類群的影響，于2015年4、7、10月，在中國科學(xué)院吉林省沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所設(shè)在四平市梨樹縣保護(hù)性耕作試驗(yàn)基地的常規(guī)和免耕有無玉米秸稈覆蓋的各樣地上進(jìn)行大型土壤動物群落調(diào)查。結(jié)果表明，各樣地以腐食性個體密度為最高，類群數(shù)量以捕食性類群居多。相對于常規(guī)耕作樣地，免耕有無秸稈覆蓋增加了腐食性和捕食性類群個體密度，但對植食性和雜食性類群影響不顯著。各樣地腐食性和捕食性大型土壤動物具有明顯的表聚性，而植食性和雜食性則無一致性表現(xiàn)。在季節(jié)變化上，腐食性和雜食性類群表現(xiàn)明顯，腐食性類群密度最高出現(xiàn)在10月，雜食性類群密度最高值出現(xiàn)在7月。各樣地腐食性類群組成極為相似，但捕食性、植食性和雜食性類群在常規(guī)耕作樣地與NT-0、NT-100%間相似性程度低于NT-0與NT-100%樣地之間的相似性。總之，免耕秸稈覆蓋會對農(nóng)田大型土壤動物群落各功能類群產(chǎn)生影響，但不同類群對免耕秸稈覆蓋的響應(yīng)不一致。

關(guān)鍵詞：土壤動物；功能類群；免耕；玉米秸稈覆蓋；腐食性；捕食性；表聚性；類群個體密度；類群數(shù)量；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)

中圖分類號：S154.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2017）17-0250-04

收稿日期：2016-04-18

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（編號：41401283）；吉林省科技發(fā)展計劃（編號：20160520080JH）；吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（編號：吉教科合字[2016]第224號）；吉林省四平市科技發(fā)展計劃（編號：2015064）。

作者簡介：蔣云峰（1980—），女，吉林吉林人，博士，講師，主要從事土壤動物生態(tài)學(xué)研究。E-mail：jiangyf427@126.com。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是人類社會賴以生存、發(fā)展的基礎(chǔ)，同時也是受人類干擾、破壞最強(qiáng)的系統(tǒng)[1-2]。長期播種、施肥、灌溉、除草、治蟲等人為活動，已對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成一系列負(fù)效應(yīng)[3-5]。為保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，人們越來越關(guān)注研究保護(hù)性耕作，保護(hù)性耕作在改善土壤理化性質(zhì)、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高土壤生物活性及多樣性等方面具有顯著影響[6-8]。

土壤動物是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在維持和發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)正常功能上起著無可替代的作用[9-10]。土壤動物種類繁多，各類動物體形大小及活動能力相差懸殊，但許多種類在功能上相近，在生態(tài)系統(tǒng)中有著相似的生態(tài)作用[11-12]。因此，將土壤動物按其在生態(tài)系統(tǒng)中的功能進(jìn)行分類，有利于研究土壤動物在生態(tài)系統(tǒng)中的功能作用。

為探討免耕秸稈覆蓋對農(nóng)田大型土壤各功能類群的影響，本研究以黑土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，通過研究免耕玉米秸稈覆蓋下大型土壤動物功能類群組成、生態(tài)分布，探討大型土壤動物各功能類群對免耕秸稈覆蓋頻率的響應(yīng)，以期為有效管理農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)以及免耕秸稈覆蓋推廣提供土壤動物學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1樣地概況

試驗(yàn)樣地位于中國科學(xué)院吉林省沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所設(shè)在四平市梨樹縣保護(hù)性耕作試驗(yàn)基地（43°19′N、124°14′E）。該地區(qū)屬溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年均氣溫約為 6.9 ℃，常年≥10 ℃積溫為3 046.8 ℃，年均降水量為 614 mm，主要集中在6—9月。土壤母質(zhì)為壤質(zhì)黏土，土壤類型為中層黑土。

1.2試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)免耕（no tillage，簡稱NT）無秸稈覆蓋（NT-0）、免耕秸稈全覆蓋（NT-100%）2種處理，秸稈全部還田量約為7 500 kg/hm2，均勻覆蓋地表；無秸稈覆蓋為移走全部秸稈。以常規(guī)耕作樣地作為對照（conventional tillage，簡稱CT），即秋季收獲留茬約為15 cm，剩余秸稈全部移出地表，滅茬旋耕（深度為18～25 cm），起壟作業(yè)。各設(shè)4個重復(fù)小區(qū)，每個小區(qū)面積為8.7 m×30.0 m。

1.3研究方法

2015年4、7、10月在常規(guī)耕作樣地、免耕無秸稈覆蓋和免耕玉米秸稈全覆蓋樣地采集大型土壤動物樣品，每個小區(qū)內(nèi)按對角線法選取3個取樣點(diǎn)。大型土壤動物取樣面積為25 cm×25 cm，分別取深度為0～5、5～10、10～15 cm土層，在各樣地直接采用手撿法獲得動物樣品，并保存在75%乙醇溶液中。在實(shí)驗(yàn)室對收集的動物樣品進(jìn)行分類鑒定，并依據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)按取食類型劃分為腐食性、捕食性、植食性、雜食性4個功能類群[13-14]。

1.4數(shù)據(jù)分析

采集到的大型土壤動物個體數(shù)量換算成密度（只/m2），主要利用土壤動物個體密度、類群豐富度計算群落特征。利用Srensen群落相似性指數(shù)分析各季節(jié)不同樣地大型土壤動物群落的相似性。計算公式：

S=2C/（A+B）。

式中：S表示生境a和生境b中土壤動物群落的相似性指數(shù)；C表示2個群落共有的土壤動物類群數(shù)，類；A表示生境a土壤動物群落的類群數(shù)，類；B表示生境b土壤動物群落的類群數(shù)，類。0

2結(jié)果與分析

2.1土壤動物功能類群組成

研究期間在常規(guī)耕作樣地、免耕無秸稈覆蓋樣地和免耕秸稈全覆蓋樣地共獲得大型土壤動物24類，隸屬2門5綱12目。其中，腐食性、捕食性、植食性和雜食性4種功能類群的土壤動物個體密度分別占總個體密度的87.07%、8.09%、1.33%、3.51%；類群數(shù)分別占總體類群的20.83%、45.83%、29.17%、4.16%。腐食性土壤動物個體密度最多，而捕食性土壤動物類群數(shù)最多。

2.2土壤動物功能類群結(jié)構(gòu)

2.2.1水平結(jié)構(gòu)方差分析結(jié)果表明，在3種處理樣地中，腐食性（P<0.05）和捕食性（P<0.05）個體密度差異顯著（表1）。相對于常規(guī)樣地，NT-100%顯著提高了腐食性個體密度；NT-0與NT-100%都增加了捕食性個體密度（P<0.05），但對植食性和雜食性無顯著影響（圖1-a）。捕食性類群數(shù)量NT-0顯著高于CT樣地（P<0.05），而與NT-100%差異不顯著（圖1-b）。說明各功能類群土壤動物的個體密度和類群數(shù)量對免耕秸稈覆蓋響應(yīng)不同。

2.2.3時間結(jié)構(gòu)方差結(jié)果表明，腐食性和雜食性的土壤動物個體密度存在明顯的季節(jié)變化（圖3）。在3種樣地中，腐食性類群個體密度均在10月達(dá)到最高值，但在CT樣地中由低到高依次表現(xiàn)為4月<7月<10月，而在NT-0、NT-100%樣地中由低到高依次為7月<4月<10月（圖3-a）。對雜食性類群來說，在CT樣地中3個月的土壤動物個體密度接近，在NT-0、NT-100%樣地中4月和10月的動物個體密度接近，但明顯低于7月（圖3-b）。各樣地捕食性和植食性類

群季節(jié)變化相對不明顯。捕食性類群動物個體密度在NT-0樣地表現(xiàn)為4月<7月<10月，在CT和NT-100%樣地中均表現(xiàn)為10月<4月<7月，但沒達(dá)到顯著性水平（圖3-c）；植食性類群在CT樣地中4月和10月動物個體密度接近但低于7月，NT-0和NT-100%樣地卻表現(xiàn)為4月和7月個體密度接近但低于10月，未達(dá)到顯著性水平（圖3-d）。

2.3土壤動物功能類群相似性

由表2可知，腐食性大型土壤動物類群各樣地間相似性指數(shù)大于0.75，達(dá)到了極相似的水平。捕食性類群在CT樣地與NT-0、NT-100%樣地相似性指數(shù)較低，分別為中等相似、中等不相似，NT-0和NT-100%間為中等相似。植食性類群在CT樣地與NT-0、NT-100%樣地相似度指數(shù)低于025，極不相似，但NT-0和NT-100%間為中等相似。雜食性類群在CT樣地與NT-0、NT-100%樣地為中等相似，而NT-0和NT-100%樣地間極度相似?？傮w上看，腐食性類群組成在各樣地間極為相似，但捕食性、植食性、雜食性類群在CT與NT-0、NT-100%間相似性低于NT-0與NT-100%樣地之間的相似性。這說明除腐食性類群外，免耕玉米秸稈覆蓋對其他功能類群大型土壤動物類群組成具有較大的影響。

3結(jié)論

在3種樣地內(nèi)，各功能類群大型土壤動物個體密度和類群數(shù)存在差異。腐食性大型土壤動物個體密度最高，而捕食性大型土壤動物類群數(shù)最多。

相對于常規(guī)耕作樣地而言，免耕和免耕玉米秸稈覆蓋顯著增加了腐食性和捕食性大型土壤動物的個體密度（P<005），但對植食性和雜食性無顯著影響。NT-0樣地捕食性類群數(shù)明顯高于CT樣地，而與NT-100%無顯著差異。

腐食性和捕食性大型土壤動物在各樣地中均具有明顯的表聚性，而植食性和雜食性的垂直分布則無一致性表現(xiàn)。腐食性和雜食性的個體密度存在明顯的季節(jié)變化，而捕食性和植食性類群季節(jié)變化不明顯。 在3種樣地中， 腐食性類群個體密度均在10月達(dá)到最高值，雜食性類群個體密度最高值出現(xiàn)在7月。

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