黑龙江不同玉米秸秆还田方式下土壤动物群落结构及其对秸秆降解的影响

以黑龙江省海伦市典型黑土耕地为试验样区,研究黑土区不同秸秆还田方式下土壤动物群落结构特征及其在秸秆降解中的作用。实验选取6目、30目、260目降解袋,设置5个处理:17kg玉米秸秆+2kg水还田+含微生物100%浓度催腐剂(样方A)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田+含微生物50%浓度催腐剂(样方B)、原始样方(样方C)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田(样方D)、17kg玉米秸秆+2kg水还田(样方E),并于2009—2011每年9月份测定不同样方的玉米秸秆降解率和微生物数量。结果表明:所有样方累积秸秆降解率都达55%以上,秸秆降解率从高到低排序依次为:样方A>样方B>样方C>样方D>样方E;对秸秆降解起主要作用的动物类群为中小型土壤动物中的甲螨亚目、中气门亚目和节跳虫科,约占土壤动物个体数的86.70%;不同处理样方中,土壤动物群落结构相似;相同处理样方中,不同规格的降解袋中土壤动物个数与类群差异显著(P<0.001);不同孔径降解袋中土壤动物的个数、类群数、多样性基本都与秸秆降解率呈正相关,进一步表明土壤动物对秸秆降解具有促进作用。     

黑土区免耕秸秆不同覆盖频率下大型土壤动物群落结构特征

为探讨免耕玉米秸秆不同覆盖频率下大型土壤动物群落组成、结构和季节变化,于2015年4、7和10月,在中国科学院吉林省梨树县保护性耕作试验基地,对免耕玉米秸秆不同覆盖频率各样地进行大型土壤动物群落调查。结果获得大型土壤动物26类,隶属2门5纲13目,线蚓为优势类群,不同类群在各处理样地所占数量比例存在差异。免耕秸秆不同覆盖频率样地大型土壤动物个体密度、类群丰富度和多样性指数均高于常规耕作样地。各处理样地大型土壤动物群落个体密度的最高值均出现在10月,类群数量和多样性则以7月最高。不同土壤动物类群对免耕秸秆覆盖频率增加的响应存在差异。相对常规耕作,免耕秸秆覆盖频率的增加可显著提高腐食性类群密度。     

松嫩平原典型黑土耕作区中小型土壤动物时空分布特征

为了考察松嫩平原黑土耕作区中小型土壤动物时空分布特征,在松嫩平原东南至西北选取5个典型区域,于2009年5、8、10月进行调查研究,共获取土壤动物15058只,分别隶属于54个类群,其中甲螨亚目、前气门亚目和节跳虫科3类为优势类群,占总数的69.94%,常见类群为8类,占总数的25.20%。分析结果表明:(1)不同采样区域土壤动物差异明显(P0.01),海伦区域样地的土壤动物密度、多样性指数、均匀性指数、优势度指数最高。绥化地区土壤动物类群与丰富度指数最高。(2)月份变化对土壤动物群落结构影响明显,土壤动物多样性特征随着月份变化起伏较大,8月份的土壤动物特征显著区别其它取样月份。(3)垂直分布上,土壤动物的个体数和类群数总体上是随土壤随着深度增加而减少,但不同采样区域土不同采样月份土壤动物垂直分布规律有一定差异。(4)从土壤动物与土壤环境关系来看,土壤环境的p H、全氮与全磷与土壤动物群落结构显著相关(P0.05),土壤动物个数、均匀性指数、丰富度指数、密度与土壤理化性质关系显著相关(P0.05),土壤动物优势类群和常见类群的数量与土壤中全磷、碳氮比、总有机碳关系较为密切。     

石灰和EM处理条件下土壤动物群落在落叶分解中的变化

2003年6月至2005年10月,用石灰和EM处理改变土壤微酸性特性和微生物活性,采用网袋分解法对大兴安岭地区土壤动物群落结构在落叶分解过程中的动态变化进行了研究。结果如下:(1) 土壤动物群落个体数、类群数和DG指数仍表现为季节波动性,气候因子是影响研究区土壤动物群落长期动态变化的重要因素,石灰和EM处理未改变这种规律。(2)处理条件下土壤动物在落叶分解过程中仍具有阶段性特征,且各类群集聚时间有所差异。(3) CCA排序分析表明,土壤pH值和有机质是影响土壤动物群落动态变化的重要因素,中气门亚目、前气门亚目、节跳虫科、甲螨亚目、绫跳虫科、山跳虫科、棘跳虫科、鳞跳虫科和石蜈蚣目对土壤pH值和有机质变化具有较强的适应能力。     

秸秆还田对黑土区西部农田中小型土壤动物群落的影响

为了解秸秆还田对黑土区农田中小型土壤动物群落的影响,于2016年6—9月在内蒙古兴安盟扎赉特旗调查了玉米秸秆按产量还田0(CK)、4500(JG1)、9000(JG2)、13500(JG3)和18000 kg·hm~(-2)(JG4)5个水平对农田中小型土壤动物群落影响。结果表明:从试验样地共捕获中小型土壤动物3350657只,隶属于53个类群;秸秆还田显著提高中小型土壤动物密度(F=12.040,P0.05),秸秆还田提高了中小型土壤动物的类群数,但未达到显著水平(P0.05);JG4处理下中小型土壤动物密度最高(933030只·m~(-2)),类群数最多(34);月份对中小型土壤动物群落影响明显,密度和类群数均在7月最多;JG4处理下中小型土壤动物丰富度指数和优势度指数最高,分别为0.98和0.34;CK处理下中小型土壤动物多样性指数和均匀度指数最高,分别为1.72和1.73。相关分析表明:中小型土壤动物密度和优势度指数与土壤含水量呈显著正相关(P0.05),而与土壤容重呈显著负相关(P0.05);中小型土壤动物密度与土壤温度呈显著正相关(P0.05);中小型土壤动物类群数和丰富度指数与土壤有机质呈极显著正相关(P0.01);中小型土壤动物群落多样性指数与土壤pH之间的相关性不显著(P0.05)。     

长白山苔原带土壤动物群落结构及多样性

长白山苔原生态系统对环境变化非常敏感,一旦破坏很难恢复。土壤动物是陆地生态系统的重要组成部分,联系着地上和地下生态系统。为探讨长白山苔原带土壤动物群落的组成、结构和多样性特征,于2009年5月、7月和9月对上部和下部苔原带土壤动物进行了研究。研究表明:长白山整个苔原带土壤动物优势类群为甲螨亚目、节跳虫科和球角跳虫科。下部苔原亚带土壤动物个体数和类群数多,群落结构较为复杂。土壤动物的个体数随生境和时间变化有很大波动,类群数变化则较小。在7月份个体数最少,而类群数随着时间的变化有减少的趋势。土壤动物的垂直分布随时间和生境的不同而异。上部苔原亚带9月的甲螨亚目(P﹤0.01)、革螨亚目(P﹤0.05)及下部苔原亚带5月的甲螨亚目、革螨亚目、辐螨亚目(P=0.03,P=0.011,P=0.027)0—5 cm土层显著高于凋落物层;下部苔原亚带5月的球角跳虫科(P=0.001)及各月的节跳虫科和山跳虫科在各层之间存在显著差异(P=0.001,P=0.036,P=0.005,P=0.001,P=0.04,P=0.009)。两个亚带土壤动物多样性随时间的变化都有递减的趋势。土壤动物的多样性指数、丰富度指数和均匀度指数均是下部苔原亚带高于上部苔原亚带,而优势度指数则相反。相似性指数表明两个亚带土壤动物群落组成上存在一定的差异,各类群的相对数量差异在9月最大。下部苔原亚带的生境条件较适宜土壤动物生存,生物多样性较高。     

长期施肥对紫色土农田土壤动物群落的影响

土壤动物在陆地生态系统物质循环和能量流动中起着重要作用,直接或间接的参与土壤有机质的分解与矿化;长期施肥对土壤理化性质产生影响的同时,改变了土壤动物群落组成.为查明紫色土长期施肥对土壤动物群落的影响及其响应关系,于2008年的5、7、9和11月分别对紫色土农田无肥对照(CK)、单施氮肥(N)、常规化肥氮磷钾(NPK)、有机肥(OM)、有机肥与化肥氮磷钾混施(OMNPK)、秸秆还田(RSD)和秸秆还田与化肥氮磷钾混施(RSDNPK)等7种长期施肥定位试验地的土壤动物群落进行调查,采用改良的干漏斗和湿漏斗两种方法,共获得土壤动物9454只,隶属7门17纲24目.分析表明,OM和RSDNPK两种施肥方式下土壤动物群落的多样性显著高于CK、N和NPK等3种施肥方式,说明有机物料的长期投入有利于提高土壤动物群落丰富度和多样性.方差分析表明施肥方式对土壤动物主要类群密度的影响差异性极显著(F=42.412,P=0.0001),对土壤动物群落类群影响存在不均衡性.施肥方式主要影响农田土壤动物类群的种群个体数量、线虫动物门个体数量、大蚓类个体数量、甲螨亚目个体数量、密度-类群指数DG及土壤动物群落类群数等六个指标,初步认为这些主要类群因素能够预测长期施肥引起的土壤肥力变化,可能对指示土壤质量的变化具有一定潜力.     

松嫩草原区农牧林复合系统中小型土壤动物群落生态研究

通过野外选择样地,设置样方,调查了温带地区松嫩草原区农牧林复合系统中小型土壤动物群落的生态特征．结果表明,中小型土壤动物的优势类群是球角跳虫科(Hypogastruridae)、辐螨(Actinedida)、革螨(Gamasida)和甲螨(Oribatida),常见类群是节跳虫科(Isotomidae)和叶蝉科(Jassidae),从玉米田、草地和杨树林3个子系统的对比分析看,草地物种最丰富,多样性最高,生境条件最优越,中小型土壤动物的个体数和类群数随土层深度的增加而递减,表聚性明显;但3个子系统的垂直分布特征不完全相同,运用主成分分析方法,分析了主要土壤环境要素和气侯要素与中小型土壤节肢动物群落的相关关系,发现土壤环境要素是影响中小型土壤动物群落的主导因子。     

EM堆肥对黑土耕作区中小型土壤动物群落的影响

2012年5、7和9月在哈尔滨市典型黑土农田区,采用定点试验的方法设置空白对照、低浓度、中浓度和高浓度4个处理样地,分析不同浓度EM堆肥处理对中小型土壤动物群落组成、垂直结构、季节性动态和多样性的影响.结果表明: 不同浓度EM堆肥处理下共捕获中小型土壤动物7860只,平均密度49125只·m^-2,隶属于3纲10目,划分为30个类群.EM堆肥处理增加了中小型土壤动物类群数量,低浓度处理中小型土壤动物个体密度低于空白对照样地,但随着EM堆肥浓度的增加,中小型土壤动物个体密度均有所增加;中小型土壤动物群落的类群数和个体密度的垂直分布具有表聚性特征;中小型土壤动物群落存在一定的季节变化特征;不同浓度EM堆肥处理样地中小型土壤动物群落多样性指数均有所增加,土壤有机质对这种多样性的变化影响相对较大;EM堆肥处理下中小型土壤动物对土壤环境因子的响应不同,常见类群和优势类群对土壤环境的变化有较强的适应性,而稀有类群相对敏感,受到特定的环境因子的影响.说明EM堆肥处理可在一定程度上改善黑土区农田中小型土壤动物群落结构、增加其多样性.     

科尔沁沙地不同造林类型对土壤动物多样性的影响

为深入认识流沙生境中种植人工林对土壤动物多样性的影响,选择科尔沁流动沙地及其周围灌木林和乔木林地(生长年龄均为30年左右)为研究样地,对土壤动物群落与土壤环境进行调查,分析了土壤动物群落结构对流动沙地种植人工林的响应及影响因素.结果表明:流动沙地种植人工林对土壤性状产生显著影响,尤其是灌木林覆盖流动沙地显著改善了土壤环境,增加了土壤水分,提高了土壤营养条件.在3种林地中共捕获土壤动物485只、11个类群.优势类群为蜱螨目和弹尾目,常见类群为啮目,其他8个类群为稀有类群.从流动沙地到灌木林地和乔木林地,土壤动物密度减少,类群数和Shannon指数增加,而均匀度指数下降.但土壤动物密度、类群数、Shannon指数和均匀度指数在3种样地间均无显著性差异.土壤电导率是影响土壤动物类群数分布的重要因素.在科尔沁沙地,流动沙地种植人工林能够改善土壤环境和影响土壤动物多样性,但以30年的人工林研究其对流动沙地土壤动物群落的影响存在局限性.     

玉米秸秆还田对黑土微生物群落功能多样性的影响

为了解玉米秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用ECO-Biolog微平板法,分析了以无玉米秸秆还田为对照(CK),6000 kg·hm^-2(S1)、9000 kg·hm^-2(S2)、12000 kg·hm^-2(S3)和15000 kg·hm^-2(S4)四个秸秆还田量的土壤微生物碳源代谢特征。结果表明:随着玉米秸秆还田量的增加,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)也随之增加,24~96 h的AWCD值变化迅速,96 h后进入平稳期,S4处理AWCD值始终大于其他处理;秸秆还田对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响(P>0.05),但与CK相比,S4处理McIntosh指数显著增加了57.5%(P<0.05);主成分分析结果显示,秸秆还田影响着土壤微生物群落碳代谢能力,S1、CK、S2和S3处理在PC1和PC2上出现显著的分异,糖类、多聚物类、羧酸类碳源是研究区域内土壤微生物利用的主要碳源。因此,在东北黑土区增加玉米秸秆还田量能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提升黑土肥力。     

玉米秸秆还田对黑土微生物群落功能多样性的影响

为了解玉米秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用ECO-Biolog微平板法,分析了以无玉米秸秆还田为对照(CK),6000 kg·hm^-2(S1)、9000 kg·hm^-2(S2)、12000 kg·hm^-2(S3)和15000 kg·hm^-2(S4)四个秸秆还田量的土壤微生物碳源代谢特征。结果表明:随着玉米秸秆还田量的增加,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)也随之增加,24~96 h的AWCD值变化迅速,96 h后进入平稳期,S4处理AWCD值始终大于其他处理;秸秆还田对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响(P>0.05),但与CK相比,S4处理McIntosh指数显著增加了57.5%(P<0.05);主成分分析结果显示,秸秆还田影响着土壤微生物群落碳代谢能力,S1、CK、S2和S3处理在PC1和PC2上出现显著的分异,糖类、多聚物类、羧酸类碳源是研究区域内土壤微生物利用的主要碳源。因此,在东北黑土区增加玉米秸秆还田量能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提升黑土肥力。     

促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响

为了探明促分解菌剂的应用对还田玉米秸秆的促分解效果及对土壤微生物群落结构的影响,选用3组促分解菌剂,编号依次为ND、NK和NS,于2009年10月至2010年4月期间,在河北省农林科学院辛集实验站冬小麦-玉米轮作田对玉米秸秆还田地进行了接种试验。在接种后的15、25、145和160 d分别测定秸秆残重率和秸秆残渣中C/N,结果表明与未施菌剂对照(CK)相比,3组菌剂均在一定程度上加快了玉米秸秆的分解,其中以菌剂ND促分解效果最好,NK次之,NS较差,三者的最高促分解效果分别比CK提高了14.3%、7.7%和1.6%,主要促分解效果都出现在早期(前25 d),且菌剂促进秸秆残渣中C/N降低的效果也在早期明显。采用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)检测菌剂对玉米秸秆降解过程中土壤细菌和真菌群落结构的影响,结果表明,与不接种CK相比,接种菌剂主要在早期对土壤细菌和真菌的群落结构产生较大的影响,而后期对土壤微生物群的影响不明显。秸秆还田后接种促分解菌剂,能在接种早期有效加快秸秆分解,而随接种后时间的推进,其促进效果逐渐减弱,与之对应,土壤微生物群落结构早期差异明显,其后差异逐渐减小。     

黄土高原半干旱区轮作休耕模式对土壤真菌的影响

通过田间试验,研究休耕（CK）、残膜覆盖、伏天深耕、施有机肥、秸秆还田和绿肥还田对土壤微生物量碳氮、酶活性及真菌群落的影响。结果表明,除过氧化氢酶外,不同处理对土壤微生物量碳氮、脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、pH及有机质均有显著影响。从门水平上看,土壤真菌群落主要由子囊菌门、担子菌门和被孢霉门构成。其中伏天深耕、玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕后连续休耕3年处理的子囊菌相对丰度分别为43.23%和69.38%,显著高于CK （33.71%）;从纲水平上看,座囊菌纲、粪壳菌纲、伞菌纲和被孢霉纲为优势菌纲,其中玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕后连续休耕3年处理以座囊菌纲为主（60.69%）,其余处理以粪壳菌纲为主（4.11%-24.79%）;真菌多样性指数施牛羊粪+深翻耕+连续3年种植豌豆（拌根瘤菌粉8.5 g/kg种子）并在盛花期翻压还田、玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕后连续休耕3年、玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕+连续3年种植箭筈豌豆并在盛花期翻压还田处理显著低于CK和其他处理,丰富度指数玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕+连续3年种植毛苕子并在盛花期翻压还田处理显著高于CK和其他处理;真菌营养类型玉米秸秆粉碎还田+施牛羊粪+深翻耕后连续休耕3年处理以腐生营养型为主（62.9%）,其他处理以病理营养型和腐生营养型为主。冗余分析和Monte Carlo置换检验结果显示,土壤微生物量碳、微生物量氮、pH和有机质含量对土壤真菌群落结构影响显著（P<0.05）。与休耕（CK）、残膜覆盖、伏天深耕相比,施有机肥、秸秆还田、绿肥还田结合深耕均降低了土壤中病理营养型真菌的相对丰度,利于保持农田土壤生态系统健康。     

三江平原土壤动物群落多样性对CO2浓度升高的响应

为研究大气CO₂浓度升高条件下土壤动物的响应, 本文采用开顶式气室(OTC)控制大气CO₂浓度, 设置了3个梯度, 分别为低浓度370 ppm背景CO₂ (AC)、中浓度550 ppm CO₂ (EC1)和高浓度700 ppm CO₂ (EC2)。于2017年秋季取样并用改良Tullgren干漏斗法和Baermann湿漏斗分离土壤动物。结果表明: (1)共捕获土壤动物6,268头, 隶属于7纲15目, 优势类群为甲螨亚目, 占捕获量的88.13%; 常见类群为弹尾目和双翅目幼虫, 合计占捕获量的9%。不同CO₂浓度水平下, 优势类群(甲螨亚目)和常见类群(弹尾目、双翅目幼虫)相同, 但是稀有类群存在一定差异。(2) CO₂浓度升高显著增加了甲螨亚目的类群数和个体密度, 显著降低了弹尾目的类群数和个体密度, 对其他土壤动物无显著影响。(3)三江平原不同浓度条件下土壤动物的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数均为AC > EC1 > EC2, 而优势度指数为EC2 > EC1 > AC, 丰富度指数为AC > EC2 > EC1。研究表明, 气候变化有可能影响土壤动物的群落结构以及土壤动物的多样性。     

玉米秸秆处理方式对冬季黑土农田蜱螨目和弹尾目群落结构的影响

为探讨3种不同的玉米秸秆处理方式对冬季黑土农田蜱螨目和弹尾目群落结构的影响,于2018年冬季分别对机收秸秆还田（MH）、人工收获秸秆移出（AH）、人工收获秸秆未移出（NR）3种不同的玉米秸秆处理方式下,土壤中蜱螨目和弹尾目的群落结构进行调查。共捕获蜱螨目和弹尾目1713只22种,MH、AH和NR分别捕获739只16种、401只17种、573只16种。MH中蜱螨目和弹尾目的个体数量最高,AH的物种数最高,NR具有最高的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀性指数和Simpson优势度指数。3种不同的玉米秸秆处理方式对蜱螨目和弹尾目个体数、物种数和群落多样性指数均无显著影响,CCA分析结果表明,不同的土壤因子对蜱螨目和弹尾目的个体数和物种数影响不同,优势种和常见种的分布与土壤全磷、含水量和全氮显著相关。研究结果表明,蜱螨目是冬季研究区内的优势类群,NR更有利于提高蜱螨目和弹尾目群落结构的多样性,对蜱螨目和弹尾目的群落结构和多样性有一定的保护作用,本研究为冬季黑土农田土壤动物多样性研究与保护提供理论依据。     

秸秆颗粒还田对黑土土壤酶活性及细菌群落的影响

为探讨不同玉米秸秆颗粒还田量对黑土生物学特性及细菌群落的影响,在内蒙古兴安盟扎赉特旗农业科技示范园试验地设置秸秆0%还田,还田量0kg/hm^2(CK)、秸秆60%还田,还田量4500kg/hm^2(JG1)、秸秆70%还田,5250kg/hm^2(JG2)、秸秆80%还田,6000kg/hm^2(JG3)、秸秆90%还田,6750kg/hm^2(JG4)和秸秆100%还田,7500kg/hm^2(JG5)6个处理,通过连续2年大田试验,研究土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性、微生物生物量碳氮以及细菌群落的变化。结果表明:秸秆还田能够增加土壤蔗糖酶(3.29%—32.12%),脲酶(5.32%—52.66%),过氧化氢酶(0.60%—27.11%),碱性磷酸酶的活性(10.89%—64.20%),土壤微生物生物量碳(1.32%—7.07%)、氮(16.35%—80.46%)含量;秸秆施入土壤也提高了黑土变形菌门和厚壁菌门相对丰度,提高了土壤固氮、分解养分及抵御病害能力,并降低了放线菌门相对丰度,降低了土壤病害发生概率,还出现了具有固氮、吸磷、改良土壤特性的新细菌,可见玉米秸秆还田具有重要的生态学意义,可在一定程度上增加细菌数量和种类多样性,进而使土壤系统向稳定健康的方向发展。综合研究结果在本试验条件下,以6750kg/hm^2为较适宜的玉米秸秆颗粒还田量。     

添加秸秆后黑土力学行为特征——秸秆含量的影响

为探明秸秆还田量对黑土力学特性的影响,以典型黑土区未经开垦(高有机质低黏粒含量)以及耕作40年(低有机质高黏粒含量)的土壤为研究对象,在秸秆长度为15 mm条件下,采用室内固结和三轴剪切相结合的方法,通过压缩指数、回弹指数、黏聚力及内摩擦角的测定与分析,模拟研究了黑土压缩-回弹及抗剪切行为对不同小麦秸秆还田比例(0%、25%、50%、75%、100%)的响应规律.结果表明: 添加秸秆后黑土力学性能明显改善,以开垦多年有机质含量低的黑土改善效果更为显著.秸秆全量还田时,最不易被压缩且压实后恢复能力最强;秸秆50%还田时,土体抗剪强度最大;当秸秆还田比例为50%～100%时,黑土抗压与抗蚀效果较好.