玉米秸秆生物炭不同施用量对土壤动物群落的影响

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生物炭具有改善土壤理化性质、提高土壤肥力、促进植物生长和增加作物产量等农田生态环境效应。土壤动物是农田生态系统物质循环、能量流动和信息传递的重要参与者,其行为活动能够改善土壤结构、加快有机质转化、促进植物对养分的吸收,同时可以修复受污染土壤或缓解土壤退化等。为探讨玉米秸秆生物炭不同施用量对土壤动物群落结构的影响,本研究于玉米苗期(2019年5月)、玉米穗期(2019年7月)、玉米成熟期(2019年9月)、玉米收获后成熟前(2019年10月)、油菜苗期(2019年11月)、油菜蕾薹期(2020年1月)和油菜成熟期(2020年3月)分别对0、5、10、20和50t/hm~2生物炭处理下的贵州石灰性土壤旱地农田中小型土壤动物群落进行调查,通过生物炭不同施用量下土壤动物密度、类群数和取食率的变化,探讨土壤动物群落与土壤p H、电导率和有机碳等环境因子的关系。研究结果如下:(1)本研究共捕获土壤动物22503头,隶属于6纲21类群,平均密度为3.27×10~4头·m-2。优势类群为疥螨目、中气门目,分别占总个体数的51.72%和24.42%;长角跳目、原跳目、绒螨目、双翅目幼虫、倍足纲和同翅目为常见类群,分别占总个体数的9.39%、2.52%、2.41%、2.07%、1.08%和1.00%。其他为稀有类群,共占总个体数的5.39%。(2)研究表明作物各生长期的样品中,10t/hm~2生物炭添加有助于提高土壤动物个体数和类群数,而50t/hm~2施用则不利于土壤动物生存。施用生物炭对土壤动物多样性特征影响不明显。PCo A结果显示,在不同采样时期施用生物炭均显著影响土壤动物群落结构(p<0.05)。(3)施用生物炭对土壤动物取食率的影响主要表现在取食孔数和取食比例上,本研究发现,生物炭不同施用量下土壤动物取食率随土壤动物密度的变化趋势大体相同,10t/hm~2生物炭添加有助于增强土壤动物取食活性,而50t/hm~2施用则会大幅度降低。对照中,土壤动物取食孔数和取食比例均随土壤深度的加深逐渐减少;施用生物炭的处理中,土壤动物取食孔数和取食比例均随深度先增加再降低。(4)典范对应分析结果显示,施用生物炭导致土壤微环境(EC、p H和SOC)的改变影响了土壤动物群落结构。其中土壤p H对土壤动物的影响仅在施用生物炭后(1-5个月)达到显著性水平,后期对土壤动物均未有显著性的影响。施用适量生物炭(10t/hm~2)有益于农田土壤动物的生存,但这一结论还需要在其他土壤类型和生物炭中进行验证。
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