长期施用有机肥对橘园土壤生物群落及食物网结构和功能的影响

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利用有机肥替代化肥已逐渐成为我国柑橘园的主要施肥方式。与无机肥料相比,有机肥具有较高的环境效益,不仅有助于提高柑橘产量,改善果实品质,还能起到土壤肥力提升、树体营养改善的作用。然而,长期有机肥施用下橘园土壤生物群落结构和食物网特征的变化却尚不清楚。土壤生物是地下生态系统最活跃的组成部分,驱动着地下生态系统正常运转。阐明有机施肥模式下土壤生物群落结构动态和食物网特征的变化,不仅有利于探索有机替代促进生产、保护环境的机制,亦能为柑橘产业建立合理的施肥模式提供科学依据。因此,本试验于2019年3、7、11月采集连续单施化肥(F)、化肥+厩肥(M)和单施生物有机肥(O)10-12年的橘园土壤,通过土壤理化性质、生物群落结构和食物网的分析,探究不同肥料长期施用下橘园土壤生物群落结构和食物网特征的变化。主要结果如下:1)土壤理化性质与F相比,M与O提高了土壤有机质和各种土壤养分的含量,但降低了土壤p H。2)微生物三种施肥处理均以细菌分解途径为主导。和F相比,M与O提高了土壤微生物生物量碳,并且显著增加了细菌生物量碳/真菌生物量碳的比值,表明橘园土壤中细菌分解途径的功能明显增强。M与O降低了微生物群落的丰富度和多样性,但未明显改变微生物的群落组成。3)原生动物鞭毛虫和肉足虫在土壤原生动物群落中的占比较高。和F相比,M与O提高了原生动物的数量,但并未对其群落组成产生较大的影响。4)线虫本研究共鉴定线虫37属,其中F处理27属,M处理23属,O处理28属。和F相比,M与O没有显著提高土壤线虫总数,但改变了其群落结构。各施肥处理下杂食捕食性线虫和植食性线虫占比较高,而食微线虫占比较低。和F相比,M与O提高了食细菌线虫和植食性线虫的相对丰度,但降低了食真菌线虫和杂食捕食性线虫的相对丰度。M与O降低了线虫群落多样性,同时提高了群落优势度。5)螨本研究共鉴定螨40属,其中F处理21属,M处理26属,O处理23属。相比于F,M与O对土壤螨的数量和群落结构均无显著影响。甲螨亚目是绝对的优势类群(平均丰度>84.63%),三个施肥处理间的土壤螨各营养类群相对丰度无显著差异。和F相比,M与O没有显著影响螨的多样性和优势度。6)食物网和F相比,M对土壤食物网结构的影响较小,而O在食物网功能群数目和食物链长度上有一定的优势。M与O在食物网多样性上均未表现出优势。M与O提高了土壤生物总生物量,主要表现为对低营养级生物生物量的促进。和F相比,M与O提高了土壤食物网摄食率,主要表现为细菌分解途径功能的增强。M与O提高了食物网的碳矿化能力,但降低了氮矿化能力。微生物是土壤生物中碳氮矿化的主要贡献者。M与O食物网功能群间的相互作用强度降低,表明了食物网中功能群间的级联效应减弱,不利于土壤生态系统稳态的维持。总体而言,和单施化肥相比,有机替代改善了土壤质量,提高了土壤生物总生物量,改变了微小型土壤生物的群落结构及多样性;同时优化了地下食物网的结构,提高了碳矿化速率,但降低了食物网中功能群间的相互作用强度。
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