利用功能性状途径研究绿肥种类与数量对土壤线虫群落的影响

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LINGBAOLAOLI
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减少农业化学品的投入、增加有机物的输入能够促进土壤生物群落的发展,提升土壤多功能服务,因此减肥和有机物输入的措施是发展生态农业的核心对策。基于自然生态系统的大量证据,不同种类植物支持的有机物的质量(种类或者化学组成)和数量是支撑土壤食物网结构和功能的关键性状,决定了土壤生态系统中能量流动、养分转化及有机碳积累等关键生态过程。迄今,利用植物功能性状的概念调控农业土壤生态系统的土壤食物网结构和功能仍处于起步阶段。基于植物功能性状可以更好的了解不同绿肥类群对土壤食物网结构和功能影响的规律,不仅有助于揭示绿肥对农田生态系统功能的调控机制,也是合理利用和管理绿肥资源的重要前提。土壤线虫数量庞大、种类和生活史丰富,在反映不同植物功能性状作用下土壤食物网结构和功能的变化上独具优势。鉴于此,本研究以线虫群落分析指征土壤食物网结构,探究基于植物功能性状划分的绿肥类群对土壤线虫群落的影响及机制。本研究结合绿肥种植-分解过程的动态分析,系统探讨了绿肥的功能性状在生长和分解阶段与土壤线虫群落的关系。研究第一部分属于田间小区实验,种植18种绿肥,分别在绿肥生长期、绿肥翻压后的分解前期和后期进行采样,探究绿肥对线虫群落结构的影响。研究第二部分是在前期研究结果的基础上,通过田间缩微分解管实验,采用二因素(绿肥种类和还田量)三水平完全交互设计,其中绿肥种类包括豆科紫云英,十字花科油菜和禾本科黑麦草,还田量梯度为0,2500kgha-1,5000kgha-1,在野外利用分解管进行绿肥残体的分解研究,分别于分解前期(分解26d)和后期(分解138d)进行采样,进一步探究了典型绿肥种类和还田量对线虫群落结构的影响。研究一主要结果如下:1)基于植物功能性状(如木质素含量、生物量等),将绿肥划分为4个类群:禾本科、十字花科、豆科1和2类群;并发现绿肥植物功能性状如地上部碳氮比、木质素含量、根系生物量和根系含氮量显著影响土壤线虫数量和群落结构以及土壤食物网能流通道。2)在绿肥分解前期和后期,绿肥的遗留效应主要通过地下部功能性状例如根系生物量和根系含氮量显著影响土壤线虫数量和群落结构以及土壤食物网能流通道;3)在分解后期,玉米生物量显著影响线虫群落结构,还会影响根系和真菌能流通道;4)伴随绿肥生长期、绿肥残体分解前期到分解后期的这一进程,土壤食物网的能流通道从细菌能流通道为主逐渐趋于根际能流通道,尤以禾本科绿肥类群的趋势最明显。研究二主要结果:1)在绿肥残体分解前期(分解26d)和后期(分解138d)的两次采样中,绿肥种类和还田量交互作用通过降低土壤酸碱度、增加土壤可溶性有机碳、矿质氮含量而影响线虫数量和生物量以及群落结构。2)不同绿肥种类和还田量的交互作用促进了细菌(革兰氏阳性菌和阴性菌)的发展,并进一步促进了食细菌线虫的爆发式增长。3)在两个分解阶段,线虫代谢足迹均在绿肥残体最大还田量时数值最高,并且土壤碎屑食物网能流通道均以细菌能流通道为主,养分快速周转。4)与豆科紫云英(碳氮比低、活性资源较多)相比,随分解时间延长,禾本科黑麦草(碳氮比高、活性资源较少)在最大还田量时能够增加捕杂食线虫数量,提高线虫结构指数与富集指数和线虫群落复杂程度,线虫群落网络结构更加稳定,暗示土壤生态系统向更加成熟的阶段发展。总之,在确定绿肥功能性状分类的基础上,发现绿肥生长过程中主要通过生物量、碳氮比、木质素含量以及根系含氮量等功能性状影响土壤线虫群落;同时发现在绿肥残体后续分解和主作物生长阶段,通过绿肥的遗留效应(生物量、碳氮比等)和玉米生物量影响线虫群落和能流通道,即证明绿肥种类和还田量是影响土壤线虫群落的主要因素。通过调控实验探究了这两个因素交互作用对线虫的影响,最终证明还田量是影响线虫群落的主导因素。本研究有关绿肥性状影响土壤食物网结构和功能的结果也可以为利用绿肥调控指导生态农业措施提供依据。
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