贝加尔针茅退化草地土壤线虫群落对围封和施氮的响应

发布时间：2020-08-24 10:22

【摘要】：线虫(nematode)是土壤中最为丰富的无脊椎动物,占据土壤食物网多个营养级,参与有机质分解和养分循环过程,对于维持土壤生态系统稳定具有重要意义。此外,土壤线虫还是一种重要的指示生物。近几十年来,随着人口不断增加和全球气候变化(global climate change)的加剧,世界各地的草地发生了不同程度的退化(degradation)。围栏封育(enclosure)和施氮(nitrogen addition)是应用较为广泛的退化草地恢复措施,两者均能够通过改变植物群落和土壤环境而影响土壤线虫群落。目前,关于围封和施氮对土壤线虫的影响均有研究,而两者交互作用对土壤线虫的影响及其作用机制尚缺少研究。本论文以呼伦贝尔贝加尔针茅退化草地为研究对象,通过围封和施氮的控制实验,研究了退化草地恢复过程中土壤理化性质、植物群落特征和土壤线虫群落的变化规律,以及土壤和植被对土壤线虫的调控作用,获得的主要研究结果与结论如下:(1)本研究发现,贝加尔针茅退化草地土壤线虫共有88个属,隶属于15个科,其中植食性线虫(Plant parasite)27个属,食真菌线虫(Fungivores)11个属,食细菌线虫(Bacterivores)29个属,捕食-杂食性线虫(Predators/Omnivores)21个属。土壤线虫个体平均密度为206(条/100 g干土)。在呼伦贝尔退化草地土壤线虫中,优势属为丽突属(Acrobeles);常见属有拟丽突属(Acrobeloides)、绕线属(Plectus)等21个属;稀有属有具脊垫刃属(Coslenchus)、膜皮属(Diphtherphora)等66个属。(2)围封和施氮在不同退化程度的草地对土壤线虫多度和多样性的作用有差异。在轻度退化样地,围封和施氮对线虫多度和多样性均无显著影响。在中度退化样地,围封显著增加线虫丰富度和香农-威纳多样性。在重度退化样地,施氮和围封以及两者共同作用都显著增加线虫多度以及捕食杂食类线虫多度,线虫总多度在围封处理下由154(条/100 g干土)增加到216(条/100 g干土)。围封和施氮对土壤线虫的营养类群多样性指数(TD)有明显的交互作用,并且围封+施氮处理使其显著降低,表明土壤线虫群落营养结构趋于简单。(3)施氮和围封对土壤线虫功能指数的影响在草地不同退化阶段存在差异。在轻度退化样地,施氮和围封对线虫功能指数均无显著影响。在中度退化样地,围封和施氮对土壤线虫的瓦斯乐斯卡指数(WI)有明显的交互作用,围封+施氮处理使其显著增加。在不同退化程度各处理中,瓦斯乐斯卡指数大于1,表明围封和施氮降低了植食性线虫所占的比例,土壤不容易受到植食性线虫的感染,植被健康状况良好。在重度退化样地,土壤线虫的基础指数(BI)在围封处理下均有升高的趋势,表明在排除放牧压力后,土壤受外界扰动的程度变小,土壤健康状况趋于稳定。围封和施氮对土壤线虫通路比值(NCR)、结构指数(SI)、富集指数(EI)、成熟度指数(MI)、植物寄生线虫指数(PPI)均无显著作用。(4)施氮和围封对土壤理化性质和植物群落的影响在中度退化样地作用最弱。在轻度退化草地,施氮显著降低土壤pH,围封显著增加土壤总碳含量,施氮+围封显著提高土壤电导率、铵态氮和硝态氮含量以及植物地上生物量。在中度退化样地,施氮和施氮+围封显著增加土壤铵态氮含量。在重度退化样地,施氮显著降低土壤pH,施氮和施氮+围封显著增加土壤硝态氮和铵态氮含量,施氮、围封和施氮+围封都能显著降低植物物种丰富度和多样性。(5)土壤环境和植物群落对线虫的影响随着退化程度的加重由有利作用转变为不利作用。在轻度退化样地,土壤线虫总多度与土壤总有机碳含量正相关,并且土壤营养类群多样性与植物多样性正相关,而在重度退化样地植食性线虫多度与土壤铵态氮含量负相关。因而,在轻度退化草地,土壤有机质和植物多样性的改善有助于提高线虫多度和多样性;在中度退化草地,土壤线虫不受土壤和植被的影响;在重度退化草地,施氮导致的铵毒害作用对土壤线虫产生不利影响。综上所述,本研究阐明了围封和施氮在草地恢复过程中对土壤线虫群落特征的作用规律,发现施氮和围封对土壤线虫的作用在草地不同退化程度存在差异。在轻度退化草地施氮和围封对土壤线虫无显著作用,在中度退化草地围封显著增加线虫多样性,而在重度退化草地施氮和围封能够增加线虫多度,但降低线虫营养类群多样性。此外,土壤理化性质和植物群落特征对土壤线虫的影响由有利作用转变为不利作用。本研究有助于揭示退化草地恢复机理,并为草原的可持续发展提供理论指导。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S812.2
【图文】：

图 1-1 土壤线虫群落的影响因素Figure 2-1 Factors affecting soil nematode community化及恢复陆地生态系统的重要组成部分，对人类的生产活动定与平衡具有重要意义[9]。近年来由于人类活动日益资源开采等原因,草原已呈现出大范围的荒漠化、沙化退化趋势[23-24]。我国是世界上土地退化最严重的国家之

提升牧草产量和品质，有效控制水土流失，提高生，然而，也有研究表明，适当强度的放牧干扰有利于生持，薛会英等（2017）的研究发现，对于藏北高寒草甸于植物生长，并且改良土壤理化性质，但围封超过一定态系统的稳定性反而下降[54]。因此，围封对退化草地的。线虫生态功能及其指示作用线虫在草地中的作用草地资源丰富，草地类型复杂多样，对北方草原生态系降雨量的增加，土壤线虫数量增加，群落稳定性也增加多度和多样性均高于荒漠和荒漠草原[55]。Hunt 等(1987)究结果表明，土壤线虫与其它的土壤动物（原生动物、线生物之间存在着共生、捕食、竞争等关系，在土壤食物网于中间位置[1,56]（如图 1-2）。

10图 2-1 研究地点的地理位置Figure 2-1 Geographic location of the study site件样地处于温带大陆性季风气候区，年均气温-2~0℃℃。该地区春秋季气候无规律，早晚温差大，夏季较短，季寒冷且持续时间较长，温度平均在-20℃左右。无霜期 为 250~350 mm，全年蒸发量达 1466.6 mm[127]。征样地土壤类型复杂多样。该地水土资源丰富，土壤以黑钙0 cm 的土壤含水量为 19%左右，土壤容重为 1.2 g cm-3左]。该地草原退化严重，土壤受到一定程度的侵蚀。

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本文编号：2802335