红壤地区农田土壤线虫群落对耕作年限和施肥措施的响应及指示价值分析

【摘要】我国热带和亚热带地区的红壤农田肥力水平低,严重制约着农业生产力的提升。不同农业管理措施会对土壤理化性质和生物群落产生不同的影响。虽然土壤线虫群落分析具有指示土壤健康或质量的潜力,但是在红壤地区的研究相对缺乏,并且很少有研究涉及水田和旱地两种典型农业利用方式的综合比较。本研究选取了不同耕作年限以及不同长期施肥条件下的水田和旱地土壤,研究土壤线虫群落对不同农业管理措施的响应,并进一步分析了线虫群落与其它常用土壤质量指标之间的关系,以探究土壤线虫群落分析对于土壤质量或健康的指示价值,研究结果将对该地区农业管理措施具有一定的指导意义。主要结果如下：1)旱地改为水田后随稻作年限的增加土壤非生物和生物性质发生改变。基于旱改水后1a、10a、20a、50a和100a五个时序的土壤性质的调查分析,结果表明,随着稻作年限的延长,土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳氮、基础呼吸、矿质氮、速效磷、线虫数量及线虫属数均随稻作时间增长而逐渐上升,在50a达到最高,在100a后变化渐缓或有所下降。随着稻作年限的延长,线虫群落中植食者的比例显著上升(P<0.05),捕杂食者的比例有所下降但差异不显著。线虫通道指数(NCR)也随稻作年限的增加而发生显著变化(P<0.05),表明土壤食物网结构趋向细菌通道。总之,土壤微生物学性质和线虫群落在旱改水50a时土壤各项性质均达到较高水平,随稻作年限的继续延长呈现稳定趋势。同时从冗余分析(RDA)排序图可以看出,土壤微生物生物量碳和矿质氮对线虫群落种属组成影响最大。2)旱地红壤不同利用年限的农田分别选择了耕作10a、20a、50a的花生地和菜地,并以未开垦的荒地作为对照。结果显示,与荒地相比,各年限花生地的土壤肥力等指标表现出下降的趋势,菜地土壤的各项性质则呈现提升的趋势。耕作20a的花生地土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、速效磷等指标均最低,同时耕作50a的菜地各项性质相对于10a有显著的提升(P<0.05)。花生地由于土壤中作物根系较少,相对表现出植食性线虫比例的下降。而菜地长期施用有机肥,食细菌线虫比例伴随耕作年限延长而逐渐上升。线虫生态指标方面,花生地相对于频繁施肥和耕作的菜地表现出更为稳定的土壤食物网。从RDA排序图可以看出,食真菌线虫茎属线虫(Ditylenchus)且与微生物代谢熵(qCO2)具有显著的正相关关系,与速效磷呈负相关关系；食细菌线虫中的头叶属(Cephalobus)与土壤微生物量氮(MBN)呈正相关。3)长期不同施肥措施下的水田和旱地均选择了始于1981年的五个施肥处理：不施肥(CK),施用无机肥(NPK),双倍施用无机肥(2NPK),单施有机肥(OM)和有机无机配施(NPK+OM).水田土壤中,有机肥的施用显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳氮、速效磷、矿质氮和线虫数量(P<0.05)：旱地土壤中,有机肥对微生物生物量碳氮和矿质氮的增加有明显促进作用(P<0.05)。水田和旱地的速效磷含量均对磷的施入量响应灵敏,倍施无机肥和有机无机配施显著提高了速效磷的含量(P<0.05),水田的微生物生物量磷也表现出相同的趋势。无机肥的施用均导致了两种利用方式下土壤的酸化,且施入量越大,酸化越明显；而施用有机肥则使土壤pH上升,在水田和旱地土壤中均达到显著水平(P<0.05)。土壤功能指标方面,有机肥的施用可促进参与土壤碳循环的蔗糖酶,木聚糖酶,β-葡糖苷酶和纤维素酶的活性,参与氮循环的脲酶,L-天(门)冬酰胺酶、谷氨酰胺酶和组氨酸脱氨酶以及参与磷循环的磷酸酶活性,尤其以单施有机肥效果最显著(P<0.05),但在旱地中对蔗糖酶(INV)的促进作用不明显。水田土壤可矿化碳也对单施有机肥响应敏感(P<0.05),而分解功能稳定性则对有机无机配施更为敏感,旱地土壤中则无明显的趋势。土壤的生态功能还以原位土壤微生物对不太碳源的利用能力(MicroRespTM)进行评价,水田中单施化肥、有机无机肥配施和对照较为接近,而旱地中则表现出有机无机配施、单施有机肥和倍施化肥更为接近,但未发现特定碳源利用能力与施肥措施之间的关系。施用有机肥增加了水田和旱地中线虫总数,降低了两种土壤线虫群落中植食者的比例,增加了自由生活线虫(食微者和捕杂食者)的比例,并且长期单施有机肥的效果尤为明显。非参数多变量排序图(nMDS)显示,稻田和旱地线虫群落截然分开；但从RDA分析中未发现特定线虫属与土壤因子之间的显著相关关系,暗示了线虫群落分析在指示传统土壤质量指标方面的局限性。综上所述,农田土壤线虫群落对不同的农田管理措施响应不同,根据本研究中土壤环境因子和线虫群落组成关系可以看出,线虫群落对不同耕作年限下农田土壤生态系统的变化表现出一定的指示潜力,线虫属与特定指标有显著的相关关系；但在长期不同施肥措施下虽然线虫群落发生分异,却未能发现线虫群落组成关系和土壤环境因子之间的相关性,这可能是由于线虫群落在长期不同施肥措施下发生了驯化,指示作用被弱化。然而,线虫群落分析补充了有关土壤生态系统结构的必要信息,对我们全面评价土壤生态系统在农田不同施肥措施下的变化提供了重要信息。
【作者】刘雨迪；
【导师】胡锋；刘满强；
【作者基本信息】南京农业大学，生态学，2013，硕士
【关键词】线虫群落；耕作年限；施肥措施；土壤质量；指示价值；

【参考文献】
[1]曹黎黎.大学生社工发展研究[D].宁波大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[2]徐晶晶.噬菌体展示肽与单克隆抗体分析牛IFN-γ的抗病毒活性位点[D].东北农业大学,预防兽医学,2013,硕士.
[3]王志华.基于模糊控制的电梯群控系统设计[D].河南科技大学,电气工程（专业学位）,2014,硕士.
[4]杜道林,刘玉成,苏杰.茂兰喀斯特山地广东松种群结构和动态初步研究[J].植物生态学报,1996,02:159-166.
[5]许雪莲.中、美两国高中学段数学课程标准的比较研究[D].东北师范大学,2005.
[6]张海涛.阳泉新景矿太原组沉积环境研究[D].中国矿业大学,矿产普查与勘探,2014,硕士.
[7]王建宁.福建商业高等专科学校信息门户的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[8]武伟宁.基于心音时间序列分析的瓣膜病辅助诊断方法研究[D].兰州理工大学,控制工程,2014,硕士.
[9]彭乔.基于互联网环境的开放式数字动漫产品的多元开发与市场化研究[D].中国传媒大学,动画学,2014,硕士.
[10]牛方方.高速公路营运期节能措施及效果研究[D].长安大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[11]章敏.山西省煤矿井下工人体质状况分析[D].中北大学,民族传统体育学,2014,硕士.
[12]贾晓俊,李孟刚.中国金融安全指数合成实证分析[J].当代财经,2015,01:55-65.
[13]张华林.浙江省中小企业的银行信贷融资风险评估及防范研究[D].浙江工业大学,2010.
[14]王海漪.太原市征收个人住房房产税的相关问题研究[D].山西财经大学,社会保障学,2013,硕士.
[15]吴玉鼎.玉米植株碳累积和耗水量的相关性研究[D].甘肃农业大学,作物栽培学与耕作学,2013,硕士.
[16]吴士杰.土遗址博物馆遗址保护厅适宜温湿度参数研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[17]宋永令,王若兰,穆垚.小麦储藏过程中脂质代谢研究[J].河南工业大学学报(自然科学版),2014,06:19-24.
[18]金勇.论我国在押服刑人人格权的保护[D].中国政法大学,民商法学,2003,硕士.
[19]王晖.安徽假俭草和结缕草抗性生理生态和微形态的研究[D].安徽师范大学,植物学,2004,硕士.
[20]周媚宁.纪念性景观设计：西安市革命公园改造研究[D].西安建筑科技大学,风景园林,2013,硕士.
[21]蔡一霞,王维,朱庆森.水分胁迫对水稻籽粒蛋白质积累及营养品质的影响[J].植物生态学报,2007,03:536-543.
[22]陈博文.区域可达性综合评价及其对经济差异与中心城市腹地的影响[D].西北师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[23]李晨昊.氧化樟脑对大鼠离体心肌细胞缺氧/复氧损伤的保护作用[D].吉林大学,内科学,2013,硕士.
[24]吴康迪,黄昌利,胡思康.2004年世界信息技术发展总体态势[J].高科技与产业化,2005,03:21-23.
[25]李卫.我国民办学前教育管理的问题及对策[D].湖南师范大学,教育,2004,硕士.
[26]刘猛帅.功能化离子液体的合成及在酯化反应中的应用[D].河北科技大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[27]王祥.电动轿车制动能量回收系统制动压力线性控制算法研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[28]吕振军.中国ESO制度构建若干法律问题研究[D].华东政法学院,经济法,2003,硕士.
[29]张桦栋.TK/GCV系统对骨肉瘤MG-63细胞杀伤的体外实验研究[D].山西医科大学,外科学,2013,硕士.
[30]耿俊峰.房地产开发项目投资收益管理研究[D].大连理工大学,土木工程管理,2013,硕士.
[31]王春林.2009年遵义市16606例妇女乳腺增生症普查结果[D].遵义医学院,普通外科（专业学位）,2013,硕士.
[32]王丽.我国个人数字遗产的继承问题研究[D].黑龙江大学,情报学,2013,硕士.
[33]姜雯.超级马氏体不锈钢组织性能及逆变奥氏体机制的研究[D].昆明理工大学,材料物理与化学,2014,博士.
[34]邵治家.6106柴油机工作过程的数值模拟及优化[D].大连理工大学,2008.
[35]雍卫卫.膨胀珍珠岩的改性制备及其降解有机污染物的研究[D].扬州大学,环境科学,2011,硕士.
[36]顾进.多信息AGV设计方法研究及其应用[D].华东理工大学,车辆工程,2014,硕士.
[37]王婷.基于在线仿真的电厂故障诊断技术[D].哈尔滨工程大学,2004.
[38]曾旭.新型铜互连扩散阻挡层钌、钌钽合金、钼基薄膜的化学机械抛光性能研究[D].复旦大学,微电子学与固体电子学,2013,博士.
[39]毛樟梅.基于小波理论的电力系统谐波分析[D].浙江工业大学,2007.
[40]李韦稼.铁道信号专业人才培养模式探究[J].中外企业家,2014,03:99+101.
[41]刘宇婷.试论科技英语汉译中的静转动现象[D].湖南师范大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[42]韩剑辉.综合船桥系统体系结构与部分关键技术研究[D].天津大学,2009.
[43]楚宇原.基于SOAP的Web服务安全模型研究[D].哈尔滨理工大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[44]钟好礼.从英语课堂话语特点透析教学公平问题[D].西北民族大学,课程与教学论,2012,硕士.
[45]连利纳.锻造液压机液压系统泄漏信息特征提取[D].燕山大学,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[46]杜万根.偶次单位根下小q-Schur代数零部分的单项式基[D].华东师范大学,基础数学,2013,硕士.
[47]周彬,陈南坤.研究生培养过程中差错预防对策研究[J].继续教育研究,2014,11:86-89.
[48]刘发军.受弯木构件正常使用极限状态可靠度评估[D].哈尔滨工业大学,结构工程,2013,硕士.
[49]陈晨.基于最小—乘法的指纹识别算法研究[D].厦门大学,计算机技术,2013,硕士.
[50]孟东利,耿建新.石墨烯-聚噻吩分子刷的制备及性质[A].中国化学会高分子学科委员会.2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题G：光电功能高分子[C].中国化学会高分子学科委员会:,2013:1.