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线虫作为物种和数量最丰富的微型后生动物,对土壤生态系统中物质转化和环境指示具有重要的作用,其数量和群落结构会受到施肥和环境条件的强烈影响,然而,目前关于线虫对施肥和土壤环境条件响应的研究还十分薄弱。本研究在我国华东地区稻麦轮作体系中进行了连续5年(2011-2015)的田间施肥试验,设置了不施肥(CK)、100%化肥(CF)、猪粪+50%化肥(MCF)、秸秆+100%化肥(SCF)、猪粪+秸秆+50%化肥(MSCF)和猪粪商品有机无机复合肥(CMCF) 6个施肥处理,探讨施肥对稻麦季土壤线虫群落结构的影响及相关过程和机理。研究内容包括整合分析(meta-analysis)和田间施肥试验。整合分析通过搜集已发表的研究数据,分析氮肥、有机肥的施用量和不同有机类肥料对土壤线虫群落结构的影响。田间施肥试验的研究包括:1)调查施肥对水稻和小麦土壤线虫群落结构影响的年季动态变化(5年);2)比较水稻和小麦的根际和非根际土壤群落结构对施肥的响应特征;3)探究施肥对线虫体积的影响及线虫体积的生态指示作用;4)揭示土壤线虫营养类群对施肥引起的食物资源(土壤微生物和植物根系)和土壤环境(水分和pH)变化的响应机制。主要结果如下:1.整合分析结果发现,线虫物种丰富度、线虫结构指数SI和捕杂食线虫数量在有机肥处理中显著增加,在化肥处理中显著降低。较高的有机肥施用量会增加线虫物种丰富度和线虫总数;较高的施氮量会显著降低物种丰富度、捕杂食线虫数量和香农多样性指数H’。有机类肥料种类的差异也会对土壤线虫产生不同的影响,其中,含碳量高的秸秆、覆盖作物等有机肥有助于提高土壤自由生活线虫、香农多样性指数H’、结构指数SI和富集指数EI;含氮量高的动物有机肥对植食性线虫的抑制作用更好。研究结果表明,农田土壤中施用碳含量较高的秸秆、覆盖作物等有机类肥料有益于构建稳定的线虫群落结构和维持较高的生态恢复力。2. 土壤环境差异导致稻麦季的优势线虫属区别较大,水稻季为植食性线虫潜根属Hirschmanniella和食藻类线虫杆咽属Rhabdolaimus;小麦季为食真菌线虫丝尾垫刃属Filennchus和食细菌线虫头叶属Cephalobus、真头叶属Eucephalobus和拟丽突属Acrobeloides。施肥对稻麦季线虫总数的影响在两季趋势一致,而对优势属的影响两季存在差异。水稻季,CMCF处理显著增加潜根属Hirschmanniella数量1.3-6.2倍,降低杆咽属Rhabdolaimus数量1.2-7.8倍;小麦季,SCF和MSCF增加近60%的丝尾垫刃属Filenchus数量,降低近90%的拟丽突属Acrobeloides数量。研究结果表明,稻麦轮作体系中土壤水分条件是线虫群落结构的主导因素,而施肥是决定线虫总数和线虫种群大小的主要因素。3.植物根系对土壤线虫的影响在小麦季更大,小麦根际的线虫总数、富集指数EI显著高于非根际而多样性指数H’、结构指数SI显著低于非根际;水稻根际和非根际的线虫总数、多样性指数和生态指数没有显著区别。施肥对稻麦季土壤线虫的影响均显著。根系与施肥的交互作用对稻麦季土壤线虫的影响均不显著,说明施肥通过促进植物根系作用来影响土壤线虫群落结构的可能性较小。4.稻麦季施肥均会增加大部分线虫的体积,且小个体线虫(例如,食细菌线虫和食真菌线虫)的体积增幅较小,大个体线虫(例如,杂食性线虫)的体积增幅较大。施肥处理均显著增加稻麦季的群落水平加权平均(community-weighted mean, CWM)体积大小。判别分析及多元回归分析表明,CWM体积与稻麦季的土壤有机碳、全氮、有效磷和有效钾含量呈显著正相关,其相关程度高于其他常规线虫指数,如Margalef丰富度指数、香农多样性指数H’、总成熟指数ΣMI和富集指数EI与土壤肥力的相关性,说明CWM在表征土壤肥力和土壤环境变化方面具有明显的优势。5.结构方程模型表明(structutal equation modeling, SEM)施肥介导的食物资源(土壤微生物、植物根系)和土壤环境(水分、pH)对线虫营养类群的影响在稻麦季存在差异。整体而言,施肥对小麦季线虫群落的影响强于水稻季。植物根系显著影响小麦季的食真菌线虫、植食性线虫和杂食性线虫的数量,而对水稻季则没有影响。土壤环境与小麦季食细菌和食真菌线虫数量相关性很高,与水稻季各营养类群的相关性较低。施肥介导的优势食细菌线虫与优势细菌类群之间的捕食关系两季存在异同,真头叶属Eucephalobus与两季的变形菌门Proteobacteria(β、δ和γ)和酸杆菌门Acidobacteria (3、4、6和7)都有相关性,而其他优势线虫如盆咽属Panagrolaimus和结咽属Tylopharynx与细菌类群的相关性在小麦季和水稻季不一致。研究结果表明,稻麦季的土壤环境差异导致由施肥介导的食物资源和土壤环境对线虫营养类群以及细菌群落与食细菌线虫群落之间的捕食关系在两季区别较大。