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        不同比例豬糞沼液配施對(duì)小麥土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的影響

        2024-03-25 17:26:21齊俊余夏薇黃靜張坤張?chǎng)?/span>郭肖穎胡淑恒
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年2期
        關(guān)鍵詞:施肥土壤肥力沼液

        齊俊 余夏薇 黃靜 張坤 張?chǎng)? 郭肖穎 胡淑恒

        摘要: 為探究豬糞沼液施用對(duì)小麥土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)影響,試驗(yàn)設(shè)置了對(duì)照CK(不施肥)、T30(沼液110 t/hm2,化肥1.2 t/hm2)、T50(沼液180 t/hm2,化肥0.9 t/hm2)、T70(沼液250 t/hm2,化肥0.55 t/hm2)4個(gè)處理,比較不同比例沼液施用對(duì)土壤養(yǎng)分變化及土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落的差異。結(jié)果表明,與不施肥相比,沼液不同比例施用土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量提升明顯,T50處理小麥土壤肥力達(dá)到最佳水平。與不施肥相比,沼液施用有助于土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)量的提升,T50處理更有利于食細(xì)菌等有益線(xiàn)蟲(chóng)生長(zhǎng),而抑制植食性有害線(xiàn)蟲(chóng)的繁殖,且土壤線(xiàn)蟲(chóng)生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分因子間聯(lián)系密切。不同比例沼液施用自由線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)(MI)值較不施肥處理均有所提升,植食性線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)(PPI)值在1.10~1.60,T50處理時(shí)PPI值達(dá)到最低值,說(shuō)明土壤受干擾程度小、穩(wěn)定性增加,而T70處理瓦斯樂(lè)斯卡指數(shù)(WI)值小于1,不利土壤系統(tǒng)維持穩(wěn)定。本試驗(yàn)條件下,T50(沼液180 t/hm2,化肥0.9 t/hm2)處理能夠有效提高土壤肥力,平衡不同食性土壤線(xiàn)蟲(chóng)占比,使得土壤生態(tài)環(huán)境趨向健康穩(wěn)定,可為當(dāng)?shù)刎i糞沼液的高效利用和土壤的健康運(yùn)行提供理論參考依據(jù)。

        關(guān)鍵詞: 施肥;沼液;土壤肥力;土壤線(xiàn)蟲(chóng);線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)

        中圖分類(lèi)號(hào):S154.38+6;S181;S512.106 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        文章編號(hào):1002-1302(2024)02-0228-07

        土壤動(dòng)物在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的作用不容忽視,土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存和釋放以及微生物環(huán)境和土壤物理特性的變化,都與土壤動(dòng)物的生存、取食和活動(dòng)密切相關(guān)[1-4]。線(xiàn)蟲(chóng)作為一種最為常見(jiàn)的土壤動(dòng)物,因其易鑒別、世代周期短、對(duì)生境的快速反應(yīng)等特性,經(jīng)常被當(dāng)作土壤生態(tài)系統(tǒng)敏感的指示生物[5-6]。研究表明,土壤線(xiàn)蟲(chóng)在土壤食物網(wǎng)中占據(jù)多個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)[7],并直接參與土壤有機(jī)質(zhì)分解、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和能量傳遞,其線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)指數(shù)能夠反映生態(tài)系統(tǒng)中獨(dú)特的信息[8]。因此開(kāi)展對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤線(xiàn)蟲(chóng)的調(diào)查研究,對(duì)揭示土壤健康狀況、土壤生態(tài)系統(tǒng)演替或受干擾程度和指導(dǎo)農(nóng)田施肥措施、改良土壤等方面具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[9]。

        隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模化發(fā)展,畜禽糞污大量產(chǎn)生,經(jīng)厭氧發(fā)酵后的畜禽糞污沼液因其富含N、P、K等多種植物需要的養(yǎng)分元素,具有肥效高、易被作物吸收等特點(diǎn),可以充當(dāng)有機(jī)肥料,對(duì)土壤肥力的改良、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提升有著積極作用[10-11]。Xu等在水稻—油菜輪作沼液施用研究中發(fā)現(xiàn),合適比例沼液(165.1、182.1 t/hm2)灌溉可增加土壤孔隙度,有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)上微生物的附著,同時(shí)土壤肥力也得到提升[12]。李國(guó)亮等研究發(fā)現(xiàn),合理沼液施用對(duì)提高玉米(45 t/hm2)和小麥(60~75 t/hm2)產(chǎn)量、提升葡萄在果穗數(shù)以及單株產(chǎn)量有著積極作用[13]。雖然畜禽沼液在農(nóng)田施肥管理上有諸多優(yōu)勢(shì),但由于氣候、土壤條件和沼液理化性質(zhì)等在各地區(qū)差異較大,很多地方缺乏合理科學(xué)的施肥管理經(jīng)驗(yàn),使得沼液肥料化利用率不高,以及嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致作物品質(zhì)下降和土壤環(huán)境污染等問(wèn)題[14]。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)沼液利用的研究主要集中在對(duì)土壤物理特性的改變、作物品質(zhì)的提升和土壤病蟲(chóng)害控制等方面,缺乏深入、系統(tǒng)性的理論研究,特別是對(duì)沼液施用后土壤環(huán)境中的線(xiàn)蟲(chóng)動(dòng)物的影響研究較少[15]。

        本研究通過(guò)大田試驗(yàn),設(shè)置了不同比例的豬糞沼液施用處理,明確了不同比例沼液施用對(duì)土壤養(yǎng)分的影響,對(duì)土壤線(xiàn)蟲(chóng)的數(shù)量、營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群結(jié)構(gòu)組成以及線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)指數(shù)變化進(jìn)行了評(píng)估,旨在為當(dāng)?shù)刎i糞沼液的高效利用和農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康運(yùn)行提供理論參考。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)概況

        本試驗(yàn)基地位于安徽省阜陽(yáng)市潁上縣六十鋪鎮(zhèn)(32°46′4″N,116°3′18″E),該地為淮北地區(qū)的典型沖積平原,處于北溫帶和亞熱帶的過(guò)渡地帶,年平均溫度為15 ℃,年降水量904.6 mm,土壤類(lèi)型為棕壤。試驗(yàn)區(qū)建有豬舍5 000 m2,黑膜沼液池4 000 m2,氧化塘4 000 m2,年產(chǎn)豬糞沼液約3萬(wàn)t。

        試驗(yàn)區(qū)按隨機(jī)分區(qū)布置,設(shè)計(jì)4個(gè)施肥單元,每個(gè)處理單元重復(fù)3次,每個(gè)單元占地2 000 m2,試驗(yàn)始于2020年7月,設(shè)置了對(duì)照組CK(不施肥)、T30(沼液110 t/hm2,化肥1.2 t/hm2)、T50(沼液 180 t/hm2,化肥0.9 t/hm2)、T70(沼液250 t/hm2, 化肥 0.55 t/hm2)4個(gè)處理。沼液理化性質(zhì)為:全鹽量 1 620 mg/L,pH值7.52,化學(xué)需氧量1 030 mg/L, 總氮含量521 mg/L,總磷含量45.3 mg/L。沼液統(tǒng)一作冬麥基肥,采用管網(wǎng)配設(shè)流量計(jì)一次性定量施入,化肥經(jīng)稱(chēng)質(zhì)量后人工一次性施入,化肥采用氮磷鉀復(fù)合肥(肥料中的N、P2O5、K2O含量均為15%)。為防止沼液施用后田間交互影響,田間壟溝采用塑料薄膜隔離。農(nóng)田田間管理同一般大田生產(chǎn),種植制度為冬麥—夏玉米輪作。

        1.2 研究方法

        1.2.1 土壤樣品采樣

        2021年7月采集成熟試驗(yàn)區(qū)小麥土壤樣品。土壤采用“S”形五點(diǎn)采樣,所采集的土層深為0~20 cm,每個(gè)取樣區(qū)域收集5份樣點(diǎn)混樣,取樣量為500 g。將采集的土壤樣品放入事先準(zhǔn)備好的塑料袋內(nèi),并將其編號(hào),保存于4 ℃冰箱中。所采集樣品一部分用于土壤線(xiàn)蟲(chóng)研究,另一部分經(jīng)風(fēng)干、研磨和過(guò)篩后用于土壤理化性質(zhì)測(cè)定。

        1.2.2 土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定

        測(cè)定土壤中的總氮(TN)、總磷(TP)、總鉀(TK)、有機(jī)質(zhì)(SOM)、速效養(yǎng)分含量及pH值,測(cè)定方法參照《土壤農(nóng)化分析》[16]。

        1.2.3 線(xiàn)蟲(chóng)的分離與鑒別

        利用線(xiàn)蟲(chóng)的趨水性和密度差異性,采用蔗糖離心法對(duì)土壤中線(xiàn)蟲(chóng)進(jìn)行分離[17]。其操作方法如下:稱(chēng)取50 g新鮮土壤于離心管中,加100 mL水,混合均勻,用離心機(jī)以 2 000 r/min 離心5 min,然后棄上清液,加入蔗糖溶液(0.8 g/mL)攪拌均勻,再次以1 000 r/min離心1.5 min,把上清液倒入燒杯中,用水清洗過(guò)400、500目試驗(yàn)篩,收集分離出的線(xiàn)蟲(chóng)經(jīng)過(guò)24 h饑餓處理,經(jīng)TAF固定液(蒸餾水91 mL、三乙醇胺2 mL、40%甲醛7 mL)固定后,通過(guò)OLYMPUS光學(xué)顯微鏡對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)進(jìn)行計(jì)數(shù),并對(duì)其進(jìn)行形態(tài)學(xué)屬的分類(lèi)。每個(gè)處理取50 g新鮮土中分離出的線(xiàn)蟲(chóng),按土壤含水率換算為100 g的干土中的線(xiàn)蟲(chóng),每個(gè)處理重復(fù)3次。根據(jù)尾部形態(tài)、線(xiàn)蟲(chóng)頭部及取食特點(diǎn),將線(xiàn)蟲(chóng)分為四大營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群:食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)(Ba)、食真菌線(xiàn)蟲(chóng)(Fu)、植食性線(xiàn)蟲(chóng)(PP)、雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng)(OP)。線(xiàn)蟲(chóng)的種屬鑒定參見(jiàn)《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[18]。

        1.2.4 土壤線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)學(xué)指數(shù)的計(jì)算

        土壤線(xiàn)蟲(chóng)主要生態(tài)指數(shù)計(jì)算如下:(1)Shannon-Wiener多樣性指數(shù):H′=-∑pi×lnpi,式中:pi為第i個(gè)分類(lèi)單元中線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)占線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)的比值。(2)自由生活線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù):MI=∑(c-pi)×pi。(3)植物線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù):PPI=∑(vi×fi)。上式中c-pi、vi分別為自由生活線(xiàn)蟲(chóng)、植食性線(xiàn)蟲(chóng)根據(jù)不同生活策略分別賦予的c-p值;fi為第i種線(xiàn)蟲(chóng)的個(gè)體數(shù)占群落總個(gè)體數(shù)的比例。(4)瓦斯樂(lè)斯卡指數(shù):WI=(Ba+Fu)/PP,式中:Ba、Fu和PP分別表示食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)、食真菌線(xiàn)蟲(chóng)和植食性線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量。(5)富集指數(shù):EI=100×e/(e+b),結(jié)構(gòu)指數(shù):SI=100×s/(s+b),式中:b指Ba2和Fu2兩類(lèi)群,e指Ba1和Fu1兩類(lèi)群,s代表食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)成分,包括Ba3-5、Fu3-5、OP3-5、Ca2-5類(lèi)群(分別為食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)、食真菌線(xiàn)蟲(chóng)和雜食線(xiàn)蟲(chóng)中c-p值3~5的類(lèi)群以及捕食線(xiàn)蟲(chóng)中c-p值為2~5的類(lèi)群)。

        1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

        在Excel 2010中開(kāi)展數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì), 利用SPSS 25.0進(jìn)行方差分析和土壤肥力綜合得分主成分分析,采用origin 2018軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形處理分析,使用R語(yǔ)言軟件Corrplot程序包進(jìn)行相關(guān)性熱圖分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同比例沼液施用對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

        2.1.1 不同比例沼液施用對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

        由表1可知,不同比例沼液施用土壤有機(jī)質(zhì)含量提升明顯,T70處理土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到最大值,較不施肥處理顯著提高47.13%(P<0.05)。土壤總氮、總磷(除T30處理外)和總鉀含量隨著沼液施用量增加均得到不同程度提高。土壤有效磷和速效鉀含量均在T50處理時(shí)最高,與不施肥處理相比,T30、T70處理有效磷和速效鉀養(yǎng)分含量均降低。經(jīng)不同沼液處理,土壤pH值在5.12~5.17之間,與CK處理差異不明顯。

        2.1.2 不同比例沼液施用土壤肥力水平分析

        土壤的基礎(chǔ)是肥力。本研究土壤肥力水平分析選取有機(jī)質(zhì)(SOM)、總氮(TN)、總鉀(TK)、pH值、速效磷(AK)和速效鉀(AP)共7個(gè)土壤養(yǎng)分因子,采取PCA為提取方法進(jìn)行主成分分析[19]。數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理,共提取出3個(gè)主成分,主成分1特征值2.842,方差貢獻(xiàn)率為40.60%,主要與SOM、TN有著正密切相關(guān)(表2),其載荷因子均>0.8。主成分2特征值1.721,方差貢獻(xiàn)率為24.57%,主要與TK和pH值密切正相關(guān),其載因子載荷均>0.6。主成分3特征值1.337,方差貢獻(xiàn)率為19.10%,主要與TP有著密切正相關(guān)(載荷因子在0.5水平以上)。

        根據(jù)主成分分析原理,按照得分系數(shù)矩陣結(jié)合各主成分貢獻(xiàn)率計(jì)算出各土壤因子下土壤肥力得分:F=0.406 0F1+0.245 9F2+0.191 0F3,式中F1、F2、F3為各主成分得分權(quán)重(表3),得分F值越小,表明土壤肥力越低,反之越高。不同施肥處理下,土壤肥力等級(jí)高低順序?yàn)椋篢50>T70>T30>CK,說(shuō)明CK處理土壤肥力最低,各不同比例沼液施用均不同程度地提高了土壤肥力,尤其T50處理,土壤肥力達(dá)到最高水平,其次為T(mén)70和T30處理。

        2.3 不同比例沼液施用對(duì)土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的影響

        2.3.1 不同比例沼液施用對(duì)土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群的影響

        由圖1可知,不同施肥處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)存在較大差異。 本試驗(yàn)觀(guān)測(cè)出土壤線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量1 466條/100 g干土。各不同施肥處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)變化順序?yàn)椋篢50>T30>T70>CK(圖1-a),說(shuō)明不同比例沼液處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)均高于CK處理,且T50處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量最高(P<0.05)。

        食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)和植食性線(xiàn)蟲(chóng)在各施肥處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)中起決定作用(圖1-b),其中食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)在土壤營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群中占21%~38%,植食性線(xiàn)蟲(chóng)豐度為43%~61%,食真菌線(xiàn)蟲(chóng)和雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng)豐度較低。隨著沼液施用比例增加,T50處理食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)豐度明顯提高,T30和T70處理食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)豐度較CK處理均有所降低。植食性線(xiàn)蟲(chóng)豐度變化趨勢(shì)與食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)相反,在T50處理植食性線(xiàn)蟲(chóng)豐度最低,T30和T70處理植食性線(xiàn)蟲(chóng)豐度較CK處理均有所提升。與CK處理相比,隨著沼液的施用,雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng)(除T30)豐度比例呈上升趨勢(shì),食真菌線(xiàn)蟲(chóng)豐度有所下降。

        2.3.2 不同比例沼液施用對(duì)小麥土壤線(xiàn)蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群及組成的影響

        由表4可知,本研究共鑒定出線(xiàn)蟲(chóng)屬26個(gè),其中食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)7屬,食真菌線(xiàn)蟲(chóng)4屬,植食性線(xiàn)蟲(chóng)7屬,捕食/雜食性線(xiàn)蟲(chóng)8屬。結(jié)果表明,不同施肥處理真頭葉屬、短體屬和絲尾墊刃屬均為優(yōu)勢(shì)屬,本試驗(yàn)中小麥土壤短期不同比例沼液施用,并未明顯改變小麥土壤線(xiàn)蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種屬。

        2.3.3 不同比例沼液施用對(duì)土壤線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)指數(shù)的影響

        由表5可知,不同施肥處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)指數(shù)存在差異。與不施肥(CK)相比,不同比例沼液施用,自由生活線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)(MI)均得到不同提升,T70處理MI較CK處理提高43.14%(P<0.05)。T50處理植食性線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)(PPI)值達(dá)到最低水平,較CK處理降低10.57%(P<0.05),T30和T70處理PPI均高于CK處理。不同比例沼液施用瓦斯樂(lè)斯卡指數(shù)(WI)在T50處理達(dá)到最高值,T70處理顯著低于CK處理(P<0.05)。線(xiàn)蟲(chóng)多樣性指數(shù)(H′)在不同施肥處理差異不明顯。與不施肥(CK)相比,不同比例沼液施用線(xiàn)蟲(chóng)富集指數(shù)(EI)和結(jié)構(gòu)指數(shù)SI均高于CK,其值均超過(guò)50,EI差異顯著。

        2.4 土壤線(xiàn)蟲(chóng)與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性分析

        由圖2可知,土壤肥力F與土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)、雜食/捕食線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量、食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量呈正相關(guān),與植食性線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量呈極顯負(fù)相關(guān)(P<0.01)。就各具體土壤養(yǎng)分因子而言,不同施肥土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)與土壤總鉀、磷(P<0.05)含量呈正相關(guān),與土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)。食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量與土壤有機(jī)質(zhì)、總氮含量呈負(fù)相關(guān),與土壤pH值及總磷、總鉀含量呈正相關(guān)。植食性線(xiàn)蟲(chóng)與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān),與總磷、有效磷和速效鉀含量呈負(fù)相關(guān)。此外,雜食/捕食類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量與土壤總氮、總磷含量呈正相關(guān)。

        3 討論

        3.1 不同比例沼液施用對(duì)土壤養(yǎng)分的提升

        沼液作為一種高效液態(tài)有機(jī)肥料,合理的施用能提高土壤孔隙度,改善土壤結(jié)構(gòu),沼液中豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量有著顯著提升作用[20]。樊文華等研究認(rèn)為,與不施肥相比,施用沼肥土壤有機(jī)質(zhì)含量增加9.8%~31.9%,而氮素含量增加10%[21]。在本試驗(yàn)中,隨著沼液施用比例的提高,土壤中有機(jī)質(zhì)、總磷、總鉀(除T30處理外)含量較不施肥處理均得以顯著提升,這與前人研究結(jié)論一致。主成分分析發(fā)現(xiàn),土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、總鉀、pH值等是土壤肥力組成的關(guān)鍵因子,T50(沼液170 t/hm2,化肥0.9 t/hm2)處理時(shí)肥力達(dá)到最佳,說(shuō)明合適比例沼液施用對(duì)改善土壤養(yǎng)分含量、提升土壤肥力有著積極作用。

        3.2 土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群對(duì)不同比例沼液施用的響應(yīng)

        土壤線(xiàn)蟲(chóng)作為一種敏感指示生物,對(duì)土壤環(huán)境改變反應(yīng)迅速,能夠有效指示土壤生態(tài)系統(tǒng)的變化狀況[22]。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,外界資源輸入引起土壤養(yǎng)分的變化,是影響土壤線(xiàn)蟲(chóng)多樣性和線(xiàn)蟲(chóng)群落組成變化的主要原因[23]。大量研究表明,施用有機(jī)肥能夠顯著提高土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)[24]。胡誠(chéng)等研究認(rèn)為,施化肥土壤線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量降低明顯,而有機(jī)肥施用則能顯著增加土壤線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量[25]。在本試驗(yàn)中,與不施肥(CK)相比,不同比例沼液施用均不同程度增加土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù),這與前人研究結(jié)果一致,說(shuō)明對(duì)農(nóng)田系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)肥管理能夠促進(jìn)土壤線(xiàn)蟲(chóng)的生長(zhǎng)[26]。施肥能夠有效提升土壤養(yǎng)分,為線(xiàn)蟲(chóng)提供更為廣泛的食物來(lái)源,這有利于平衡土壤中不同食性線(xiàn)蟲(chóng)比例[27]。葉成龍等研究認(rèn)為,有機(jī)料與化肥配施對(duì)食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)(有益線(xiàn)蟲(chóng))繁殖起到促進(jìn)作用,而植食性線(xiàn)蟲(chóng)(有害線(xiàn)蟲(chóng))數(shù)量下降明顯[28]。在本研究中,在T50處理(沼液170 t/hm2,化肥0.9 t/hm2)時(shí),食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)豐度明顯增加,植食性線(xiàn)蟲(chóng)繁殖受到抑制效果明顯;T30和T70處理較不施肥處理食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)豐度有所下降,植食性線(xiàn)蟲(chóng)得到有效繁殖。這與前人研究結(jié)果[29]存在一定差異,可見(jiàn)對(duì)植食線(xiàn)性蟲(chóng)的抑制作用與沼液用量有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)不同比例沼液施用(T30除外)雜食/捕食線(xiàn)蟲(chóng)豐度提升明顯,這主要是沼液施用為雜食/捕食線(xiàn)蟲(chóng)提供了更多的土壤食物來(lái)源[30]。

        3.3 土壤線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)學(xué)指數(shù)對(duì)不同比例沼液施用的響應(yīng)

        線(xiàn)蟲(chóng)的生態(tài)指數(shù)可反映土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落和結(jié)構(gòu)的差異,以及土壤在不同施肥處理后土壤受干擾程度。本試驗(yàn)主要研究了MI、PPI、WI、H′、SI和EI 共6種生態(tài)指數(shù)。自由線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)(MI)和植食性線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)(PPI)常用于評(píng)價(jià)土壤生態(tài)系統(tǒng)的受外界干擾程度,MI越高表明土壤受干擾程度越?。?1],而PPI同時(shí)與土壤肥力和生產(chǎn)力有著密切關(guān)系,PPI越低則土壤環(huán)境穩(wěn)定性愈高[32]。大量研究顯示,施有機(jī)肥能夠顯著改善土壤中的線(xiàn)蟲(chóng)群落成熟度指數(shù),減少外界環(huán)境變化對(duì)土壤的擾動(dòng)[33-34],本研究中不同比例的沼液施用較CK處理MI值有所提升的結(jié)論與之一致。在T50處理(沼液 170 t/hm2, 化肥0.9 t/hm2)時(shí),PPI指數(shù)達(dá)到最低值(P<0.05),說(shuō)明T50處理更有利于土壤環(huán)境維持穩(wěn)定,結(jié)合土壤肥力在T50達(dá)到最佳水平(表3),也初步證實(shí)PPI用來(lái)指示土壤肥力的可行性。瓦斯樂(lè)斯卡指數(shù)(WI)可用來(lái)反映土壤健康狀況,值越小則土壤健康狀況越差,本研究中,T70處理WI<1,達(dá)到顯著性最低水平,說(shuō)明較高量沼液處理T70(沼液250 t/hm2,化肥0.55 t/hm2)施用不利于土壤的健康穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn),沼液不同比例的施用線(xiàn)蟲(chóng)富集指數(shù)(EI)得以顯著提高,說(shuō)明合理比例沼液施用能夠改善土壤養(yǎng)分富集狀況,為線(xiàn)蟲(chóng)提供更為豐富食物來(lái)源[35],線(xiàn)蟲(chóng)結(jié)構(gòu)指數(shù)(SI)也有所提升,但不明顯。

        3.4 土壤線(xiàn)蟲(chóng)與施肥后土壤養(yǎng)分變化間的關(guān)系

        在以施肥為主要管理措施的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,土壤生物與土壤養(yǎng)分因子聯(lián)系密切,多表現(xiàn)出對(duì)土壤環(huán)境的選擇適應(yīng)性。有研究指出,高養(yǎng)分含量的環(huán)境條件更適合較高c-p值的線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群(對(duì)環(huán)境壓力敏感線(xiàn)蟲(chóng)屬)生存[36],例如食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)和雜食捕食線(xiàn)蟲(chóng)的生長(zhǎng)依賴(lài)于充足的食物來(lái)源。在本試驗(yàn)中,不同比例沼液施用,以土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、總鉀等為關(guān)鍵養(yǎng)分因子的土壤肥力F與線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù)、食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量密切正相關(guān),進(jìn)一步證實(shí)了合適比例沼液(沼液170 t/hm2,化肥0.9 t/hm2)施用對(duì)土壤肥力的改善,有利于土壤線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量的提升。植食性細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量與土壤肥力呈極顯負(fù)相關(guān),這可能與土壤肥力的提升促進(jìn)了食細(xì)菌線(xiàn)蟲(chóng)的生長(zhǎng),使其占據(jù)有利生態(tài)位,進(jìn)而抑制了植食性線(xiàn)蟲(chóng)的繁殖有關(guān)[37]。

        4 結(jié)論

        本研究針對(duì)不同比例沼液施用對(duì)小麥土壤養(yǎng)分和線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行研究。得到以下結(jié)論:(1)沼液一定比例的施用有利于土壤養(yǎng)分的改善和肥力的提升,且在T50(沼液180 t/hm2,化肥0.9 t/hm2)時(shí),土壤肥力達(dá)到最佳水平。(2)不同比例沼液施用能夠顯著增加土壤線(xiàn)蟲(chóng)總數(shù),特別是在T50處理時(shí),食細(xì)菌等有益線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量明顯提升,植食性等有害線(xiàn)蟲(chóng)的繁殖受到抑制,且土壤線(xiàn)蟲(chóng)生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分因子間聯(lián)系密切。(3)結(jié)合線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)指數(shù)分析可知,不同比例沼液施用能夠提高自由線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)MI值,T50處理時(shí),植食性線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)PPI值最低,降低了對(duì)土壤環(huán)境的干擾程度,T70處理WI值小于1,不利于土壤維持穩(wěn)定。

        綜合考慮,T50(沼液180 t/hm2,化肥0.9 t/hm2) 處理能夠有效改善土壤養(yǎng)分、提升肥力,對(duì)平衡各不同食性線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量有著促進(jìn)作用,有利于土壤維持穩(wěn)定,可為當(dāng)?shù)刎i糞沼液高效還田利用和土壤健康運(yùn)行提供參考依據(jù)。

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        收 稿日期:2023-03-09

        基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):21407002);安徽省自然科學(xué)基金(編號(hào):1508085MB39);農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)村可再生能源開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題(編號(hào):2018-007)。

        作者簡(jiǎn)介:齊 ?。?995—),男,安徽銅陵人,碩士研究生,主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境研究。E-mail:qjhfut@163.com。

        通信作者:郭肖穎,博士,研究員,主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境研究,E-mail:gxy2@mail.ustc.edu.cn;胡淑恒,博士,副教授,主要從事水污染治理、生態(tài)環(huán)境修復(fù)、環(huán)境規(guī)劃與管理等研究,E-mail:hushuheng@hfut.edu.cn。

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