齊 月，李俊生*，關(guān) 瀟，劉冬梅，陳法軍，付 剛

1.中國環(huán)境科學研究院生態(tài)研究所, 北京 100012 2.南京農(nóng)業(yè)大學植物保護學院昆蟲系, 江蘇 南京 210095

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性是全球生物多樣性不可缺少的重要組成部分[1]. 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的野生植物多樣性對促進土壤養(yǎng)分循環(huán)、水土保持、維持較高的營養(yǎng)級水平等具有重要意義[2-4]，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中食物網(wǎng)的最重要組成部分[5]；而線蟲是土壤動物區(qū)系中最為豐富的無脊椎動物，在土壤腐屑食物網(wǎng)中占有重要位置[6-7]. 土壤線蟲被視為一個地區(qū)生物多樣性及其可持續(xù)性的指示生物，其群落組成能夠反映氣候條件、土壤質(zhì)地、土壤有機質(zhì)輸入以及自然和人為的擾動情況[8-9]. 然而，農(nóng)田中生物多樣性正受到農(nóng)藥、化肥等因素的強烈干擾[10]，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性保護工作越來越受到關(guān)注. 自20世紀80年代起，歐美多個國家和地區(qū)開始推行雜草綜合管理和害蟲綜合管理研究，并長期施行以減少農(nóng)藥施用，降低對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的影響[11-12]. 還有研究關(guān)注田埂植物群落特征及其對農(nóng)田中飄散的農(nóng)藥的減控效果，并研究構(gòu)建田埂植物帶以減少農(nóng)藥擴散對周邊生境中野生生物的影響[13]. 此外，也有研究關(guān)注農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中野生生物的潛在生存空間，探究農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中林地、荒地、棄耕地等對生物多樣性的作用[14-15].

研究表明，在國外的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中保存的森林可以為野生植物生存提供避難所[16-17]. 但是在我國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中分布的林地多為人工林，包括農(nóng)田轉(zhuǎn)化為培育樹齡不超過10年的速生人工林，其對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的保護作用卻所知甚少. 雖然有大量研究關(guān)注農(nóng)田及農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中林地的生物多樣性[18-25]，并有少量研究對比分析了農(nóng)田與臨近灌木叢的植物群落[26]，但卻鮮有研究對比分析農(nóng)田與其鄰近人工林下的植物群落及土壤生物群落特征，難以深入揭示人工林對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的作用.

基于此，該研究選取位于我國華北糧食主產(chǎn)區(qū)的山東省寧津縣3塊樣地，均為典型小麥-玉米輪作田且緊鄰種植楊樹林的休耕地，對比農(nóng)田、田埂、人工林下的草本植物及土壤線蟲群落特征，揭示農(nóng)田休耕后種植的楊樹林對于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的保護價值，以期為我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性保護提供參考.

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省德州市寧津縣氣候變化與生物多樣性和控害減排(聯(lián)合)創(chuàng)新試驗基地(37°36′N、116°08′E)周邊. 該區(qū)域?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂?，年均氣?2.9 ℃，年均降水量500～800 mm，年均日照時數(shù)2 724.8 h，年均日照百分率61%，年輻射總量126.5 kJ/cm2，土壤類型屬于潮砂土[27]. 研究區(qū)屬于我國華北糧食主產(chǎn)區(qū)，小麥、玉米是主要作物，小麥和玉米一年兩熟是該區(qū)域的主要耕作制度[28]. 調(diào)研發(fā)現(xiàn)，近年來該區(qū)域內(nèi)農(nóng)民為保證承包土地休耕后的經(jīng)濟收入，在休耕地種植楊樹現(xiàn)象較為普遍.

1.2 野外調(diào)查

在研究區(qū)內(nèi)選擇3個樣地，每個樣地內(nèi)均包含1塊小麥-玉米連續(xù)輪作至少3年的農(nóng)田及1塊緊鄰該農(nóng)田且種植楊樹林的休耕地，農(nóng)田邊緣與人工林邊緣在1.5～2.0 m范圍內(nèi)，其間無道路、溝渠等. 每個樣地中農(nóng)田面積均為 1 500～2 000 m2，常規(guī)方法施用化肥，除草劑除草，機械化實施秸稈還田，田埂寬度0.8～1.0 m. 每個樣地中休耕地種植的楊樹胸徑為20～30 cm，樹齡均為7～10 a，未曾砍伐，樹木種植間距約2 m×2 m，人工林面積均為700～1 500 m2. 所選休耕地種植楊樹后未施用化肥和農(nóng)藥，林下落葉不定期人工收集并移出林地. 為保證人工林地與農(nóng)田位置關(guān)系對觀測結(jié)果的影響，3個樣地內(nèi)選擇的人工林均位于農(nóng)田南側(cè).

于2014年7月，在每塊樣地內(nèi)隨機選取5個0.5 m×0.5 m的樣方，為防止邊緣效應(yīng)，各樣地均距離農(nóng)田邊緣5 m以上；同時沿著農(nóng)田向人工林方向，分別在田埂以及距離田埂5、10、20、30 m的林下設(shè)定平行于田埂的樣線，每條樣線設(shè)置5個0.5 m×0.5 m的植物樣方，調(diào)查物種組成及個體數(shù)量. 在農(nóng)田、田埂以及距離田埂不同距離樣線的人工林下的樣方內(nèi)采用五點取樣法取0～10 cm表土，同一樣線的樣方土樣混合四分法取土，室內(nèi)風干保存，磨細過篩，測定土壤指標；與測定理化性質(zhì)取土方法相同，取農(nóng)田、田埂及距田埂5 m人工林下樣方土樣，在24 h內(nèi)取鮮土樣100 g，采用改進的Baermann淺盤法分離線蟲[29]. 室溫條件下48 h后用25 μm的篩網(wǎng)收集線蟲，并用4%的甲醛保存.

1.3 物種鑒定與測試方法

植物的識別和鑒定參考《中國農(nóng)區(qū)雜草識別圖冊》[30]和《中國植物志》(http://frps.eflora.cn). 線蟲在體視顯微鏡下計數(shù)，每個樣本隨機取100條線蟲，對于線蟲數(shù)量少于100頭的樣本，對全部線蟲進行鑒定，最終換算成100 g土壤中的線蟲數(shù)量[29]. 參考《中國土壤動物檢索圖鑒》[31]進行屬種鑒定，根據(jù)形態(tài)特征將線蟲劃分為植食線蟲、食細菌線蟲、食真菌線蟲和捕/雜食線蟲等4個營養(yǎng)類群[6].

土壤總碳(TC)、總氮(TN)含量測定：將土壤風干土過150 μm篩，采用Costech ECS4024元素分析儀測定[32]. 根據(jù)TC、TN含量計算碳氮比(C/N). 過150 μm篩風干土，土水比為1∶2.5，電極法測定土壤pH[33].

1.4 觀測指標與數(shù)據(jù)處理

根據(jù)植物樣方調(diào)查數(shù)據(jù)和線蟲鑒定結(jié)果分別計算植物和線蟲的多樣性指數(shù).

Margalef豐富度指數(shù)(R)[34]：

R=(S-1)/lnN

(1)

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)[35-36]：

(2)

Pielou均勻度指數(shù)(E)：

E=H/lnS

(3)

式中，S為群落中的總種數(shù)，N為觀察到的個體總數(shù)，Pi為物種i的個體數(shù)占群落中總個體數(shù)的比例.

線蟲生活史多樣性主要通過線蟲成熟指數(shù)(MI)和植物寄生線蟲成熟指數(shù)(PPI)分析.

線蟲成熟指數(shù)[37]：

(4)

式中，n為觀測線蟲的總種數(shù)，vi為第i種線蟲的c-p 值，fi為第i種線蟲在線蟲群落中所占個體數(shù)量的比例.

植物寄生線蟲成熟指數(shù)[37]：

(5)

式中，n為觀測植物寄生線蟲的總種數(shù)，vi′為第i種植物寄生線蟲的c-p值，p(i)為第i種植物寄生線蟲在線蟲群落中所占個體數(shù)量的比例.

用線蟲通路比值(NCR)表示線蟲營養(yǎng)類群多樣性，其計算公式[38]：

NCR=B/(B+F)

(6)

式中，B和F分別為食細菌線蟲和食真菌線蟲數(shù)量占線蟲總數(shù)量的相對多度.

線蟲功能多樣性主要通過富集指數(shù)(EI)和結(jié)構(gòu)指數(shù)(SI)進行分析，其計算公式分別為

(7)

(8)

式中：e為食物網(wǎng)中的富集成分，主要指c-p值為1和2的食細菌和食真菌線蟲；b為食物網(wǎng)中的基礎(chǔ)成分，主要指c-p值為2的食細菌和食真菌線蟲；s為食物網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)成分，包括c-p值為3～5的食細菌、食真菌、植物寄生性和捕食-雜食性線蟲[39-40]. 根據(jù)SI和EI可以將線蟲區(qū)系分為A、B、C、D共4個象限. 當EI與SI比值處于A象限時，說明土壤環(huán)境受干擾程度較高；處于B象限時，說明土壤養(yǎng)分狀況較好且受干擾較少；處于C象限時，說明土壤養(yǎng)分狀況較差，但受干擾少；處于D象限時，土壤養(yǎng)分狀況差且受干擾程度高.

利用SPSS 20.0軟件對植物群落多樣性指數(shù)、土壤線蟲群落指數(shù)進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，采用最小顯著差異法(LSD)進行多重比較. 數(shù)據(jù)如果不滿足方差齊性，需進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，如果轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)依然不滿足方差齊性，則采用非參數(shù)檢驗. 使用Origin 8.5軟件作圖；利用Canoco 4.5軟件對植物群落、土壤線蟲群落與環(huán)境因子間關(guān)系進行排序分析并作圖. 數(shù)據(jù)用平均值±標準誤(SE)表示.

2 結(jié)果與分析

2.1 植物群落組成及群落多樣性分析

人工林下草本植物群落與其緊鄰農(nóng)田中雜草群落的物種數(shù)量存在差異. 樣方總物種數(shù)和樣方平均物種數(shù)均呈現(xiàn)農(nóng)田<距田埂30 m人工林下<距田埂10 m人工林下<田埂<距田埂20 m人工林下<距田埂5 m人工林下的變化規(guī)律(見表1). 農(nóng)田內(nèi)觀測個體數(shù)量最多的物種為牛筋草(Eleusineindica)和凹頭莧(Amaranthuslividus)，田埂為雀稗屬植物(Paspalumsp.)，距田埂5 m人工林下為牛筋草和飛蓬(Erigeronacer)，距田埂10 m人工林下為豬毛菜(Salsolacollina)，距田埂20 m林下為莎草屬植物(Cyperussp.)，距田埂30 m林下為薹草屬植物(Carexsp.). 同樣，不同樣地之間植物科屬數(shù)量存在差異. 3塊樣地中樣方共記錄35屬40種植物，隸屬于菊科(Compositae)(9屬10種)、禾本科(Gramineae)(9屬10種)、旋花科(Convolvulaceae)(3屬4種)、藜科(Chenopodiaceae)(2屬2種)等14科. 其中，農(nóng)田樣方記錄9科12屬植物，田埂樣方記錄9科16屬植物，距田埂5 m人工林下樣方記錄10科22屬植物，距田埂10 m人工林下樣方記錄8科16屬植物，距田埂20 m人工林下樣方記錄10科18屬植物，距田埂30 m人工林下樣方記錄6科11屬植物.

人工林下草本植物群落與其緊鄰農(nóng)田中雜草群落的物種組成差異較大. 農(nóng)田中雙子葉與單子葉植物物種數(shù)比值最高，而田埂的最低(見表1). 藜(Chenopodiumalbum)是研究區(qū)域的常見種，苣荬菜(Sonchusarvensis)僅發(fā)現(xiàn)于農(nóng)田內(nèi)，毛蓼(Polygonumbarbatum)、田旋花(Convolvulusarvensis)僅在田埂有分布，馬齒莧(Portulacaoleracea)在農(nóng)田和田埂均有分布，狗尾草(Setariaviridis)、地梢瓜(Cynanchumthesioides)則僅在林下生長，而豬毛蒿(Artemisiascoparia)、茜草(Rubiacordifolia)、鵝絨藤(Cynanchumchinense)則生長于田埂及林下.

農(nóng)田中雜草群落多樣性指數(shù)及豐富度指數(shù)均顯著低于田埂與人工林下草本植物群落(P<0.05)；距田埂5 m人工林下植物群落多樣性指數(shù)最高，而距田埂不同距離間人工林下植物群落多樣性指數(shù)差異均不顯著(P≥0.05)〔見圖1(A)(C)〕；不同樣地中植物群落的均勻度指數(shù)差異均不顯著(P≥0.05)〔見圖1(B)〕.

表1 不同樣地中植物物種數(shù)量

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05). 下同.

注：1、2分別代表農(nóng)田、田埂的樣方，3、4、5、6分別代表人工林下距離田埂5、10、20、30 m的樣方. 不同字母表示差異顯著(P<0.05). 下同.圖1 不同樣地中植物群落多樣性指標Fig.1 Plant community diversity index per sample areas

2.2 土壤線蟲科屬組成及群落特征分析

農(nóng)田、田埂和距田埂5 m的人工林下樣方共鑒定出27屬線蟲，3種生境土壤線蟲組成存在差異. 3種生境分別鑒定出植食性線蟲8屬、8屬和7屬，食細菌線蟲分別為9屬、11屬和9屬，食真菌線蟲分別為3屬、3屬和4屬，捕/雜食線蟲分別為2屬、2屬和2屬. 頭葉屬(Cephalobus)是農(nóng)田和人工林下樣地的優(yōu)勢屬，比例分別為30.00%和18.00%；真頭葉屬(Eucephalobus)是田埂樣地中的優(yōu)勢屬，比例為17.00%. 農(nóng)田樣方稀有屬為潛根屬(Hieschmanniella)和中桿屬(Mesorhabditis)，比例均為0.22%；田埂樣方中稀有屬為中桿屬、擬麗突屬(Acrobeloides)和劍尾墊刃屬(Malenchus)，比例均為0.24%；人工林下樣方中稀有屬為劍尾墊刃屬和短體屬(Pratylenchus)，比例均為0.17%.

在農(nóng)田、田埂和距田埂5 m的人工林下的3種生境土壤線蟲個體數(shù)量的比例之間存在差異. 田埂與距田埂5 m的人工林下樣方中各營養(yǎng)類型土壤線蟲個體數(shù)量比例相似，與農(nóng)田樣方存在差異〔見圖2(A)〕，如農(nóng)田中捕食雜食類和食細菌類線蟲個體數(shù)量比例均大于田埂和距田埂5 m的人工林下，食真菌類和植物寄生類土壤線蟲個體數(shù)量比例小于田埂和距田埂5 m的人工林下. c-p值為2的土壤線蟲數(shù)量在3種生境中均為最大，而農(nóng)田中c-p值為4的土壤線蟲數(shù)量比例大于田埂和距田埂5 m的人工林下，c-p值為3的土壤線蟲數(shù)量比例小于田埂和距田埂5 m的人工林下〔見圖2(B)〕.

單因素方差分析表明，農(nóng)田、田埂和距田埂 5 m的人工林下的3種生境樣方中土壤線蟲群落豐富度、均勻度和多樣性指數(shù)差異均不顯著(P≥0.05)(見表2). 同樣，3種生境樣方中土壤線蟲MI和植物寄生線蟲PPI的差異均不顯著(P≥0.05). 土壤線蟲MI約為2，屬于世代時間短、產(chǎn)卵量大，為較耐環(huán)境壓力的類群(見表2). PPI為2.11～2.22，表明植物寄生線蟲受植物根系影響不大. 土壤線蟲NCR為0.61～0.84，且3種生境樣方中NCR差異均不顯著(P≥0.05)(見表2)，表明3種生境的有機質(zhì)分解過程均以細菌通道為主. 根據(jù)土壤線蟲功能團指數(shù)分析，3種生境的土壤線蟲均處于D象限(見圖3).

圖2 不同類型的土壤線蟲個體數(shù)量比例Fig.2 The proportion of individual number of different types of soil nematode

2.3 土壤性質(zhì)及其與群落間的關(guān)系

表2 不同樣地中土壤線蟲群落多樣性指數(shù)及生態(tài)學指數(shù)

圖3 不同樣地土壤線蟲的EI與SIFig.3 The structure index and enrichment index of soil nematode per sample areas

農(nóng)田與人工林下土壤TN含量差異不顯著，但田埂土壤TN含量顯著低于農(nóng)田和人工林下土壤(P<0.05)〔見圖4(A)〕. 農(nóng)田、田埂與人工林下土壤C/N存在顯著差異(P<0.01)，農(nóng)田中C/N最低，田埂中C/N最高〔見圖4(C)〕. 該區(qū)域土壤pH偏堿性，相比于農(nóng)田和田埂，人工林下土壤pH更低，距田埂5 m人工林下土壤pH最低〔見圖4(D)〕. 農(nóng)田、田埂與人工林下土壤TC含量差異不顯著(P≥0.05)〔見圖4(B)〕.

圖4 不同樣地的土壤化學性質(zhì)Fig.4 Soil chemical properties per sample areas

注：1、2分別代表農(nóng)田、田埂的樣方，3、4、5、6分別代表人工林下距離田埂5、10、20、30 m的樣方.圖5 環(huán)境因子與植物群落結(jié)構(gòu)的典范對應(yīng)分析Fig.5 CCA for environmental factors and plant community structure

對植物群落和土壤線蟲群落分別進行降趨對應(yīng)分析(DCA)，選擇典范對應(yīng)分析方法(CCA)分析植物群落與環(huán)境因子間的關(guān)系(見圖5)，采用冗余分析方法(RDA)分析土壤線蟲群落與環(huán)境因子間的關(guān)系(見圖6). CCA結(jié)果顯示，軸1和軸2分別可解釋植物群落總變異的10.3%和9.5%，pH、TN含量均與軸1呈強正相關(guān)，C/N與軸2呈強負相關(guān)，TC含量與軸1呈正相關(guān)、與軸2呈負相關(guān)(見圖5)，蒙特卡羅置換檢驗顯著性為0.002，認為排序結(jié)果可以接受環(huán)境因子對植物群落變異的解釋量. RDA結(jié)果顯示，軸1和軸2分別可解釋土壤線蟲群落總變異的18.2%和14.4%(見圖6)，但是蒙特卡羅置換檢驗分析顯示，土壤pH、TN含量、TC含量和C/N對土壤線蟲群落變異影響均不顯著(P≥0.05).

土壤線蟲群落樣方：1—農(nóng)田； 2—田埂； 3—距田埂5 m的人工林下.圖6 環(huán)境因子與土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的冗余分析Fig.6 RDA for environmental factors and soil nematode community structure

3 討論

農(nóng)田休耕轉(zhuǎn)變成人工楊樹林對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中野生植物多樣性保護起到了積極作用. 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的野生植物，不但在農(nóng)業(yè)害蟲防治中為害蟲天敵和傳粉昆蟲提供棲息地，還可促進土壤養(yǎng)分循環(huán)和水土保持[2,41-43]，并且大多數(shù)野生植物還具有藥用、食物、飼料等價值. 該研究中，相對于農(nóng)田而言，人工楊樹林維持了更高的野生草本植物群落多樣性. 人工林為野生植物提供了低干擾的生存環(huán)境. 相對于農(nóng)田而言，人工林翻耕、施用化肥和除草劑等人類耕作活動較少，有利于野生植物群落的演替. 再者，由于我國華北平原耕地資源相對緊張，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中少有大量荒地；而旱地農(nóng)田田埂一般寬度小于2 m，甚至不足1 m，人工林為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中野生植物提供了更大的生存空間，有利于野生植物群落的發(fā)展[44]. 但是，距田埂不同距離的人工林下野生植物群落多樣性并非完全一致. 該研究中，距田埂5 m的人工林下野生植物多樣性最高，高于距田埂10～30 m的人工林下野生植物多樣性〔見圖1(A)(C)〕，呈現(xiàn)出一定的邊緣效應(yīng). 由此值得思考，相同面積而長寬比例不同的人工林對于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)野生植物多樣性的保護效果或許具有差異. 在我國耕地資源有限的情況下，同等面積的人工林如何科學規(guī)劃以實現(xiàn)其對野生草本植物多樣性保護價值的最大化值得深入研究.

農(nóng)田休耕轉(zhuǎn)變成人工楊樹林對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中不同生物的多樣性保護作用或許并不相同. 該研究中，人工林下野生植物多樣性高于鄰近農(nóng)田，而人工林下與鄰近農(nóng)田中土壤線蟲群落多樣性并無顯著差異(見表2). 這與已有研究結(jié)果[26]相似，如在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的灌木叢中，相對于土壤線蟲群落、微生物群落及蚯蚓的多樣性，其更易維持較高水平的植物群落多樣性. 除了土壤中TN含量、TC含量、C/N、pH與植物群落間差異有顯著關(guān)聯(lián)(見圖5)、而對土壤線蟲群落無顯著影響外(見圖6)，或許與植物、土壤線蟲在食物鏈中的關(guān)系有關(guān). 植物是食物鏈的基礎(chǔ)，其組成和結(jié)構(gòu)會影響線蟲群落，特別是對植物寄生類線蟲產(chǎn)生影響，但是在該研究中此類線蟲比例最高不超過30%(見圖2)，植物群落的差異難以改變土壤線蟲群落. 因此，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中全面提升生物多樣性或許是一項長期的任務(wù).

田埂與人工林對于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性保護具有不同作用. 人工林為野生植物群落發(fā)展提供了相對穩(wěn)定的生存空間，而田埂或許起到屏障作用. 研究[15]表明，田埂上的植物群落可以減緩農(nóng)藥擴散. 田埂雖然鮮有人類耕作活動的直接干擾，但是農(nóng)田施用除草劑等農(nóng)藥中僅有30%可以起到藥效，其余均可以隨風、水等擴散到農(nóng)田鄰近區(qū)域[16,45-46]. 田埂處于農(nóng)田與人工林的中間位置，則田埂上的植物群落比人工林下植物群落承受著更大的干擾風險. 這或許是野生植物群落多樣性呈現(xiàn)人工林下>田埂>農(nóng)田〔見圖1(A)(C)〕的原因之一. 因此，應(yīng)挖掘適宜田埂生存的本土植物資源，維護甚至人工構(gòu)建田埂植物群落，以更好地保護農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性.

農(nóng)田休耕種植楊樹對于土壤質(zhì)量的改善在短時期內(nèi)效果并不明顯. 該研究中，相對于農(nóng)田而言，人工林土壤基本理化性質(zhì)沒有明顯改善. 例如，人工林與農(nóng)田土壤中TC、TN含量差異不顯著〔見圖4(A)(B)〕；農(nóng)田內(nèi)土壤C/N顯著低于田埂和人工林下〔見圖4(C)〕，C/N越大，表明土壤中有機物分解礦化速度越慢，土壤中供植物生長利用的礦質(zhì)元素轉(zhuǎn)化效率越低. 此外，土壤線蟲是評估土壤環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)變化的敏感指標[47-48]，其多樣性能夠反映環(huán)境差異[34,49]. 該研究中，農(nóng)田和人工林下土壤線蟲MI值(見表2)均表明其屬于世代時間短、產(chǎn)卵量大、較耐環(huán)境壓力的類群，從而表明其所在的土壤環(huán)境均處于受脅迫狀態(tài). 通過分析土壤線蟲功能團指數(shù)(見圖3)，表明人工林下、田埂與農(nóng)田中土壤均為高干擾、養(yǎng)分富集狀況差的環(huán)境，且處于退化的食物網(wǎng)狀態(tài). 人工林雖然未與農(nóng)田一樣每年施用化肥農(nóng)藥等，但是其落葉等凋落物常被人為清理，凋落物作為養(yǎng)分的來源會影響土壤線蟲數(shù)量與群落組成[50]. 農(nóng)田休耕轉(zhuǎn)化為人工林難以明顯改善土壤質(zhì)量，或許與農(nóng)田休耕時間、人工林生長時間以及林下管護有關(guān). 該研究中人工林樹齡不超過10年，若無人為主動干預(yù)或許短期內(nèi)難以提升土壤質(zhì)量.

在我國華北地區(qū)的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中人工林呈斑塊狀分布，人工林與周圍的農(nóng)田共同構(gòu)成了一種不典型的農(nóng)林復合系統(tǒng)[51]. 利用休耕地種植楊樹林構(gòu)建的非典型的農(nóng)林復合系統(tǒng)，對于提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中野生草本植物多樣性水平具有積極意義，可以更好地為地上動物提供食物和棲息地. 但是休耕地種植楊樹林對土壤質(zhì)量改善以及土壤動物多樣性的作用值得進一步深入研究，以期在有限的土地資源條件下構(gòu)建最優(yōu)的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性保護模式.

4 結(jié)論

a) 我國北方農(nóng)耕區(qū)休耕地種植楊樹林對于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性保護具有庇護所作用，但是對不同生物的作用并不相同. 人工林對野生植物多樣性的庇護作用明顯，人工林下草本植物群落多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)均顯著高于田埂、農(nóng)田內(nèi)，且植物群落物種組成存在差異；而人工林下與鄰近農(nóng)田中土壤線蟲群落多樣性并無顯著差異.

b) 休耕地種植楊樹林很難在不超過10年的時間內(nèi)有效改善土壤環(huán)境質(zhì)量. 農(nóng)田與人工林下土壤的TN、TC含量差異均不顯著，田埂和人工林下土壤C/N顯著高于農(nóng)田內(nèi)，表明人工林下和田埂土壤中有機物分解礦化速度低于農(nóng)田內(nèi). 土壤線蟲MI和功能團指數(shù)分析表明，人工林下、田埂與農(nóng)田中土壤均為高干擾、養(yǎng)分富集狀況較差的環(huán)境，且處于退化的食物網(wǎng)狀態(tài).