不同秸稈還田方式下土壤動物群落結構及其在秸稈降解中的作用

不同秸稈還田方式下土壤動物群落結構及其在秸稈降解中的作用

豐富的氮、磷、鉀和鉀是農業(yè)生產中重要的肥料來源。學習方法海倫市地理位置本文選取黑龍江省典型糧食產區(qū)海倫市黑土耕地作為研究對象。海倫市地理位置為46°58′—47°52′N,126°14′—127°45E,位于黑龍江省中部松嫩平原黑土地帶,耕地面積為27.7×10收集和處理大型土壤動物各樣方各網孔降解袋于2009年9月、2010年9月和2011年9月份別進行取樣,各網孔降解袋的處理分為翻壓處理方式,并設4個重復。取出網袋后,迅速裝入塑料袋中帶回室內,以防止物質損失和盡量避免土壤動物的逃逸。利用手揀法來收集大型土壤動物,并用75%濃度的酒精固定,24—48h分離。利用Tullgren漏斗中經過24h分離后提取中小型土壤動物,主要參考《中國土壤動物檢索圖鑒》來進行土壤動物的分類鑒定數據的統(tǒng)計處理和分析(1)計算中桿支架的分解率(%)=式中,(2)式中,(2)計算土壤動物特征指數的公式對土壤動物群落特征進行分析時,主要采用Shannon-Wiener多樣性指數(計算公式如下式中,(3)土壤動物對稻草分解的貢獻率=式中,(4)秸稈降解的單因素方差分析。據外部因素本文采用單因變量多因素方差分析(GLMUnivariate)研究秸稈處理、網孔和取樣時間對秸稈降解率的作用及其交互影響。用單因素方差分析(ANOVA)分別分析不同網孔內的秸稈降解率之間的差異,不同網孔、不同樣方之間土壤動物的差異,不同年份、不同網孔中的土壤動物對秸稈降解貢獻率的差異。采用Pearson相關系數分析土壤動物特征指標與秸稈凈分解率的之間的關系。土壤動物特征數據在統(tǒng)計分析時進行l(wèi)og(研究結果不同秸稈處理對秸稈分解率的影響在設置的5種樣方中研究不同網孔的秸稈凈分解率,結果如圖1所示。由圖1可以看出,5種樣方中不同網孔的秸稈凈分解率從大到小依次為2009年>2010年>2011年。說明所有選取樣方中秸稈分解率呈現逐年遞減趨勢。此外,5種不同秸稈處理中秸稈的凈分解率在6目分解袋中(不同網袋處理對秸稈降解的影響比較復雜,這種影響在不同的樣方和不同的采樣時間中表現不同。因此可以推斷出,在秸稈降解過程中不僅土壤動物作為分解者對凋落物分解速率有所影響,而且在樣方處理的方式、不同的分解時間等情況下都對秸稈降解產生影響。為此,通過多因素方差分析來討論樣方處理的方式、網孔大小、取樣時間等因子對秸稈凈降解率影響及其交互作用,結果具體見表2。從表2中可以看出,樣方處理方式、不同網孔的分解袋和取樣時間對秸稈凈分解率都具有顯著的影響。不同秸稈還田方式下土壤動物類群結構在3年試驗期間,5種不同樣方、3種規(guī)格的降解袋中共收集土壤動物25370只,45個類群。其中大型土壤動物7個類群,占總類群數目的15.56%。中小型土壤動物38個類群,占總類群數目的84.44%。由于降解袋孔徑的不同,不同的孔徑對不同體型土壤動物起到控制的作用,對秸稈降解起主要作用的優(yōu)勢動物類群為中小型土壤動物中的甲螨亞目、中氣門亞目和節(jié)跳蟲科,占土壤動物個體數的86.70%。常見的土壤動物類群是前氣門亞目與棘跳蟲科,占土壤動物類群的10.03%。其余40個類群為稀有類群。大型土壤動物樣方A中最多(16個),樣方D中則沒有。而中小型土壤動物在樣方E中最多(6198個),在樣方B中最少(3417個)。5個不同樣方中土壤動物類群結構如下圖2所示。不同樣方3年取樣累積的大型土壤動物結構特征數據可以看出,不同處理樣方,土壤動物特征差異明顯,土壤動物個體數來看:A>B>C>D>E;從土壤動物類群數來看:A>B>E>C>D。從土壤動物多樣性來看,A>E>B>C>D。從土壤動物均勻性指數來看,E>C>D>A>B。從土壤動物豐富度指數來看,A>B>E>C>D。從土壤優(yōu)勢度指數來看,D>C>B>A>E。不同處理樣方中小型土壤動物結構特征如表3所示,可以看出土壤動物個體數來看:C>A>E>B>D;從土壤動物類群數來看:C>E>A=C>B。從土壤動物多樣性來看,A>E>D>B>C。從土壤動物均勻性指數來看,B>A>E>D>C。從土壤動物豐富度指數來看,C>E>D>A>B。從土壤優(yōu)勢度指數來看,C>D>A=E>B。不同處理樣方中小型土壤動物群落特征如表4所示,由表4可以出:秸稈處理后的樣方對中小型土壤動物群落影響是較大的,與對照樣方有較大差異。在中小型土壤動物個數上,對照樣方C明顯優(yōu)于其他樣方;從土壤動物類群來看,樣方C中土壤動物類群數最多,但與樣方A、樣方D、樣方E差異不顯著;從土壤動物多樣性來看,樣方A顯著高于對照樣方C;此外,采用ANOVA對不同處理樣方分析,結果表明不同樣方間中小型土壤動物個數、均勻性指數、密度差異顯著。樣方E中的中小型土壤動物特征指標與對照樣方C差異最大,樣方E秸稈還田方式對中小型土壤動物群落影響最大。不同樣方土壤動物群落相似性分析如表5所示,由表5可以看出:若只考慮群落組成的類群,則樣方A與樣方B、樣方B與樣方C、樣方E相似度不高。樣方D與樣方E相似度最高(0.72)?？偟膩碚f,不同處理樣方土壤動物類群比較接近。由于不同的土壤動物類群在秸稈分解過程中的作用各不相同,不同網孔中五種處理樣方的秸稈分解過程中土壤動物類群動態(tài)分析。選取玉米秸稈凈降解率影響因素進行多因素方差分析如表6所示,研究結果表明,不同網孔之間,土壤動物類群差異顯著(秸稈降解率與土壤動物特征指標的關系本研究對3年實驗期間網袋土壤動物對玉米秸稈降解貢獻率動態(tài)分析如表7所示。從表7可以看出:總體上土壤動物對秸稈分解起到明顯的促進作用。網袋土壤動物對玉米秸稈降解貢獻率動態(tài)變化趨勢分析如圖3所示,通過圖3對所有樣方平均值進行可視化分析可以看出,整個來說大型土壤動物對秸稈降解的貢獻率大于中小型土壤動物。第一年大型土壤動物與中小型土壤動物貢獻率差異顯著(為了考察土壤動物特征指標與秸稈凈降解率之間的關系,本文采用Pearson進行相關分析,從結論正負關系上得出表8。由表8可以看出:在所有樣方中,不同孔徑降解袋中土壤動物的個數、類群數、多樣性基本都與秸稈降解率呈正值,顯示為正相關,進一步證明土壤動物對秸稈降解具有促進作用。土壤動物特征指標與秸稈降解率之間的相關性在不同的處理樣方中表現不同,這說明土壤動物對秸稈降解作用受到土壤環(huán)境的調節(jié),而且由于不同網袋處理對選取土壤動物的種類與數量有差別,使不同體型動物受到控制,因此在不同孔徑網袋中有的相關性表現的很顯著,而在樣方E中孔網袋中,土壤動物類群數與秸稈降解率呈負值,且相關性不顯著?？偟膩砜?秸稈降解受很多因素的影響,例如自然環(huán)境的影響、土壤動物特性的影響。樣方A小孔網袋的群類數、樣方C小孔網袋的多樣性、樣方D小孔網袋的群類數、樣方E中孔網袋的多樣性均顯示在1%水平上顯著。樣方B小孔網袋的群類數、樣方E小孔網袋的土壤動物個數均顯示在5%的置信水平上顯著。玉米還田土壤動物時空分布多因素方差分析如表9所示,由表9可以看出:玉米秸稈還田的處理樣方因素僅與各要素之間有正相關關系,并沒有顯著的影響關系(結論和討論不同樣方處理方式對秸稈降解率的影響農業(yè)生產過程常需采用不同施肥措施對耕地進行處理,通過改變土壤的部分理化性質的方式來提高作物產量。本研究旨在揭示樣方在不同處理方式下,秸稈還田降解過程中的土壤動物響應特征及與土壤動物的關系,對采用最優(yōu)的秸稈還田方式提供科學依據。不同的樣方處理方式對秸稈降解率有影響顯著。玉米秸稈+微生物催腐劑的樣方秸稈降解率明顯優(yōu)于其他對照樣方,這表明土壤動物與微生物結合能夠加快秸稈的降解速度。由于不同的降解袋網孔限制了參與秸稈降解的土壤動物種類與數量,大中型土壤動物能進入大孔網袋,大型土壤動物不能進入中孔網袋,而小孔網袋限制大中小型土壤動物進入。因此,大孔網袋是各種體型土壤動物與微生物對秸稈降解起作用,中孔網袋主要是中小型土壤動物與微生物秸稈降解起作用,小孔網袋主要是微生物秸稈降解起作用。在不同秸稈還田處理下,隨著網袋網孔尺寸的變小,秸稈分解時間的延長,秸稈分解速率逐漸降低,這表明較小網孔的網袋在對土壤動物的體型進行限制時,由于參與分解的土壤動物類群減少會導致秸稈分解速率有一定的降低重新分配秸稈在秸稈降解過程中,大型土壤動物主要是粉碎秸稈,并在分解者生境中進行重新分配;而中小型土壤動物的主要作用是對大型土壤動物的排泄物進行再次作用以及控制微生物種群生物氮素及其衍生物的降解率秸稈還田不僅能有效增加土壤有機質含量、加速生土熟化,提高土壤肥力,而且能夠增加土壤表層腐殖質含量