連 旭,隋玉柱,武海濤,劉 冬,郗 敏,管 強

(1.青島大學環(huán)境科學與工程學院，山東 青島 266071；2.中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室，長春130102)

秸稈還田對黑土農(nóng)田土壤甲螨群落結(jié)構(gòu)的影響

連 旭1,2,隋玉柱1,武海濤2*,劉 冬2,郗 敏1,管 強2

(1.青島大學環(huán)境科學與工程學院，山東 青島 266071；2.中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室，長春130102)

為探討秸稈還田對農(nóng)田土壤甲螨群落結(jié)構(gòu)的影響，于2014年6月和10月、2015年6月和10月采用改良的Tullgren漏斗法，采集東北黑土區(qū)秸稈還田4年(SR4)、秸稈還田10年(SR10)和無秸稈還田(CK)樣地土壤，對土壤甲螨群落結(jié)構(gòu)進行研究。結(jié)果表明：4個采樣時期共捕獲土壤螨類11 366只，其中甲螨8373只，占74%；SR4、SR10和CK中，甲螨的分布密度分別為13 774、11 946、5871 Ind·m-2，分別隸屬于15、12屬和7屬；秸稈還田(F=81.954，P<0.001)、季節(jié)(F=56.649，P<0.001)、秸稈還田和季節(jié)交互作用(F=11.289，P<0.001)都對土壤甲螨個體數(shù)量有顯著性影響，而對甲螨類群數(shù)影響不顯著；秸稈還田能夠顯著影響甲螨群落的豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)和密度-類群指數(shù)；季節(jié)動態(tài)上，表現(xiàn)出秋季甲螨分布密度普遍高于夏季。聚類分析也表明，秸稈還田黑土農(nóng)田系統(tǒng)中甲螨群落組成(SR4與SR10)與傳統(tǒng)耕作(CK)顯著不同，而SR4和SR10處理的差異不明顯。以上研究表明，秸稈還田有利于提高土壤甲螨群落結(jié)構(gòu)多樣性和密度，對土壤甲螨具有重要的保育作用，有利于農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境的保護和土壤肥力提升。

秸稈還田；土壤螨類；群落結(jié)構(gòu)；聚類分析

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是一種以作物為中心，生物群落與其生態(tài)環(huán)境間通過物質(zhì)和能量交換以及相互作用為基礎(chǔ)而人工建立的生態(tài)系統(tǒng)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是保障人類生存和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，對人類發(fā)展具有十分重要而深遠的影響[1]。農(nóng)作物秸稈含有豐富的氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等農(nóng)作物生長所需的營養(yǎng)元素，還田的秸稈分解后，能夠有效增加土壤有機質(zhì)含量，改變土壤物理結(jié)構(gòu)，進而影響土壤肥力和土壤質(zhì)量[2]。秸稈還田作為重要的農(nóng)藝措施之一，在改變土壤理化性質(zhì)的同時，也能夠為土壤動物提供良好的棲息環(huán)境和食物來源。秸稈還田對土壤理化性質(zhì)影響已有較多研究。李傳寶[3]研究了秸稈還田對黑土土壤主要理化性狀的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈還田能夠顯著降低土壤容重，土壤有機質(zhì)含量提高13.34%。徐蔣來等[4]研究了蘇中地區(qū)秸稈還田對稻麥輪作農(nóng)田土壤養(yǎng)分及碳庫的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈還田能增加土壤全氮、有效磷、速效鉀和總有機碳含量，可顯著提高土壤肥力。而秸稈還田對土壤生物，特別是對土壤動物群落影響的研究相對較少。

土壤動物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其長期生活在土壤或地表凋落物層中，直接或間接地參與土壤中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中重要的消費者和特殊的分解者[5-7]。土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)變化的同時也改變了土壤動物的生存環(huán)境，進而影響土壤動物群落結(jié)構(gòu)[8-11]。現(xiàn)有土壤動物的響應(yīng)研究，主要集中在對土壤動物整體群落水平的研究。董煒華等[12]研究了高速公路隔斷對農(nóng)田大型土壤動物多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)大型土壤動物的個體數(shù)、類群數(shù)以及多樣性指數(shù)存在差異；李濤等[13]研究了交通要道重金屬污染對農(nóng)田土壤動物群落結(jié)構(gòu)及空間分布的影響，發(fā)現(xiàn)土壤動物的類群數(shù)和個體數(shù)量受污染物影響顯著，多樣性指數(shù)也受到土壤污染程度的影響。朱新玉等[14]研究了長期施肥對紫色土農(nóng)田土壤動物群落的影響，發(fā)現(xiàn)長期施肥對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響的同時，也改變了土壤動物群落組成。但受到物種分類困難等因素的影響，對單一類群的響應(yīng)研究并不多見[15]。

土壤螨類是土壤動物的重要組成成分[16]，且其對土壤環(huán)境改變的響應(yīng)較敏感，常被作為最重要的土壤質(zhì)量變化的指示生物之一[17]。因此，國內(nèi)外螨類研究學者加強了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對土壤螨類群落組成影響的研究[18]，我國從20世紀80年代才開始土壤螨類的生態(tài)學研究[19]。戰(zhàn)麗莉等[20]研究了耕作方式對土壤螨類群落結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)耕作方式對土壤螨類數(shù)量和類群數(shù)存在顯著影響，少耕和免耕更有利于土壤螨類群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及多樣性的保持；吳東輝等[21]研究了長春市不同土地利用生境土壤螨類的群落結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)長春市土地利用差異對土壤螨類群落結(jié)構(gòu)特征影響顯著。Hulsmann等[22]研究了不同耕作方式對土壤螨類(尤其是甲螨)的影響，發(fā)現(xiàn)甲螨受耕作方式影響顯著，且有一定的季節(jié)性差異。而秸稈還田對單一類群的響應(yīng)研究則更少，其中牟文雅等[23]研究了玉米秸稈還田對土壤線蟲數(shù)量動態(tài)與群落結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈還田可在一定程度上增加土壤線蟲數(shù)量和種類多樣性，改變線蟲群落組成。整體而言，我國關(guān)于此方面的研究較少，特別是缺乏長期定位試驗，缺少對土壤動物種水平的研究，嚴重阻礙了對秸稈還田生態(tài)效應(yīng)的綜合性了解和把握。

本研究選取我國東北典型黑土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，分析秸稈還田對土壤甲螨群落結(jié)構(gòu)的影響，旨在為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)管理措施優(yōu)化、土壤肥力提升和黑土質(zhì)量表征提供科學的評價指標和依據(jù)。

1 研究方法

1.1 樣地的選擇

實驗位于吉林省長春市德惠市米沙子鄉(xiāng)的中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土農(nóng)業(yè)試驗示范基地(44°12′N，125°33′E)。試驗站所在區(qū)域氣候?qū)儆谥袦貛Т箨懠撅L氣候，其特點為四季分明，春季多風干旱，夏季炎熱多雨，秋季晝暖夜爽，冬季寒冷漫長。年平均氣溫4.4℃，年降水量520 mm，無霜期140 d。表層土壤(0～20 cm)pH在6.5左右。土壤按發(fā)生學分類屬于黑土土類，典型黑土亞類中的中層黑土，按我國系統(tǒng)分類其名稱為簡育濕潤均腐土，相應(yīng)于美國土壤分類系統(tǒng)中的典型弱發(fā)育濕潤軟土[24]。

試驗處理為玉米秸稈全部還田(SR)和無秸稈還田常規(guī)耕作(CK)；其中，秸稈還田按照還田年限分為秸稈還田4年(SR4)和秸稈還田10年(SR10)兩個處理。三種試驗地直接相鄰，本底相同；SR10自2004年開始試驗，SR4自2011年開始試驗。秸稈還田處理(SR)為高留茬直接覆蓋秸稈還田，留茬高度為30～40 cm，并保留要茬不動，經(jīng)日曬雨淋、風吹凍融等自然過程腐爛還田；耕種時采用不同年份錯行耕種。秸稈還田量為8660 kg·hm-2，每塊樣地的面積為1.4 hm2。常規(guī)耕作(CK)為人為收割地上全部秸稈和地下要茬，并運出樣地。

1.2 樣品的采集、分離與鑒定

采樣時間為2014年6月和10月，2015年6月和10月，采用土鉆(直徑6 cm，長20 cm)對三種農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)(SR4、SR10和CK)以棋盤式采樣法隨機選擇3壟作為3個平行；每壟隨機取3個點，0～20 cm深度采樣，裝入自封袋混勻作為一個樣品。采用改良的Tullgren漏斗法進行土壤螨類分離，分離得到的螨類于4℃、75%酒精中保存。在顯微鏡下觀察、分離和鑒定，主要依據(jù)《中國土壤動物檢索圖鑒》[25]和《A Manual of Acarology》[26]鑒定，甲螨鑒定到種，部分到屬，同時統(tǒng)計個體數(shù)量。前氣門亞目、中氣門亞目和無氣門亞目螨類沒有進行屬和種分類，直接進行個體數(shù)量統(tǒng)計。

1.3 數(shù)據(jù)處理

土壤螨群落多樣性，本文采用如下公式計算[27]：

式中：Pi為土壤螨群落第i類群個體數(shù)占總個體數(shù)的比例；S為土壤螨群落所有類群數(shù)；ni為該區(qū)內(nèi)第i個類群的個體數(shù)量；N為全部類群的個體總數(shù)。

(5)密度-類群指數(shù)[28]

式中：Di為第i類群個體數(shù)；Dimax為各群落中第i類群的最大個體數(shù)；g為群落中的類群數(shù)；G為各群落所包含的總類群數(shù)；Ci/C為相對次數(shù)，即在C個群落中第i個類群出現(xiàn)的比率。

(6)群落復雜性指數(shù)[29]式中、H和ej分別為群落j的Shannon-Weiner多樣性指數(shù)、最大多樣性和均勻度；rj為校正系數(shù)，代表群落間相對豐度對群落j復雜性的影響，公式為：

要據(jù)采樣面積和所獲得土壤螨類的數(shù)量，換算得到土壤螨類分布密度，同時對甲螨不同種所占甲螨總數(shù)的百分比進行了統(tǒng)計，分析得到不同種的優(yōu)勢度。運用SPSS16.0軟件，利用多因素方差分析、多重比較LSD、Duncan方法對4個時期3種處理的動態(tài)數(shù)據(jù)，分析秸稈處理、季節(jié)動態(tài)對甲螨群落的影響，差異顯著水平為0.05；采用Primer 7.0對4個時期有無秸稈處理的數(shù)據(jù)進行聚類分析(首先對2014年6月和10月、2015年6月和10月的數(shù)據(jù)進行平均計算，后進行平方要轉(zhuǎn)化，采用Bray-Curtis相似度進行聚類分析)，檢驗秸稈還田與無秸稈還田中甲螨組成是否有差異。采用Origin 8.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤螨類群落組成和數(shù)量

研究區(qū)4個時期共捕獲土壤螨類11 366只，其中前氣門亞目(Prostigmata)1294只，中氣門亞目(Mesostigmata)1567只，無氣門亞目(Astigmata)132只，甲螨亞目(Oribatida)8373只，甲螨占74%，是土壤螨類的主體。SR4、SR10和CK中，甲螨的分布密度分別為13 774、11 946、5871只·m-2(表1)。

三種農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)相比，土壤甲螨的分布密度具有顯著差異(F=81.954，P<0.001)。整體而言，SR4是CK的2.35倍，SR10是CK的2.03倍，可見秸稈還田后土壤甲螨密度明顯增加。同時，優(yōu)勢類群、常見類群和稀有類群也發(fā)生了明顯變化(表1)：Pilogalumna minima和Scheloribates fimbriatus在SR4、SR10中為優(yōu)勢類群，而在CK中為常見類群；Cryptoppia brevisetiger和Zygoribatula truncata在SR4、SR10和CK中均為優(yōu)勢類群；Epilohmannia ovata和Tectocepheus velatus在SR4、SR10和CK中均為常見類群；Acrotritia simile在CK和SR4中為常見類群，而在SR10中為稀有類群；Eremulus flagellifer，Galumna cuneata，Haplozetes sp.，Hypochthonius rufulus，Nothrus anauniensis作為稀有類群存在于SR4和SR10中，而在CK中并未發(fā)現(xiàn)；Ceratozetes japonicus，Ghilarovus changlingensis和Papillacarus hirsutus只存在于SR4中，而在SR10和CK中不存在。

2.2 土壤甲螨的個體數(shù)和類群數(shù)

土壤甲螨的分布密度具有顯著季節(jié)差異(F= 56.649，P<0.001)。秸稈還田4年(SR4)和秸稈還田10年(SR10)甲螨個體分布密度最大值都在2014年10月出現(xiàn)，分別為(20 521±763)Ind·m-2和(18 524±1867) Ind·m-2；最小值都在2014年6月出現(xiàn)，分別為(7299±150)Ind·m-2和(7550±470)Ind·m-2；而CK，秋季密度波動較大，最大值和最小值分別出現(xiàn)在2014年10月(7537±688 Ind·m-2)和2015年10月(4522± 945 Ind·m-2)。三種農(nóng)田系統(tǒng)中，土壤甲螨分布密度的差異性隨采樣季節(jié)而不同。2014年，SR4和SR10顯著高于CK，而SR4和SR10間無顯著性差異；2015年夏季6月，SR4顯著高于CK，而SR10與CK間差異不顯著；2015年秋季10月，SR4顯著高于SR10和CK，同時，SR10也顯著高于CK(圖1)。秸稈處理和季節(jié)的交互作用也對土壤甲螨的個體數(shù)量具有顯著影響(F=11.289，P<0.001)。

方差分析表明，秸稈處理(F=2.433，P=0.109)、季節(jié)(F=1.585，P=0.219)、秸稈處理和季節(jié)交互作用(F= 0.799，P=0.580)對土壤甲螨類群數(shù)影響不顯著(圖2)，但對土壤甲螨優(yōu)勢類群有一定的影響。SR4和SR10中Cryptoppia brevisetiger(F=24.776，P<0.001)、Pilogalumna minima(F=71.04，P<0.001)、Scheloribates fimbriatus(F=104.3，P<0.001)和Zygoribatula truncate (F=7.06，P=0.004)都顯著高于CK。季節(jié)動態(tài)上，Cryptoppia brevisetiger(F=21.2，P<0.001)、Pilogalumna minima(F=76.33，P<0.001)和 Scheloribates fimbriatus (F=94.97，P<0.001)季節(jié)差異較大，秋季分布密度明顯大于夏季。秸稈處理和季節(jié)交互作用對Cryptoppia brevisetige(rF=21.19，P<0.001)、Pilogalumnaminima(F= 76.33，P<0.001)和 Scheloribates fimbriatus(F=94.97，P<0.001)有顯著性影響。

表1 土壤螨類組成、密度及優(yōu)勢度Table 1 Composition，density and dominance of soil mites

圖1 不同采樣時期3種秸稈處理的土壤甲螨分布密度Figure 1 Soil oribatida individuals under three tillage systems at different sampling dates

2.3 土壤甲螨的多樣性

由表2可知，SR4和SR10豐富度指數(shù)顯著高于CK(0.609±0.021)(F=16.435，P<0.001)，而SR4(0.786± 0.017)和SR10(0.789±0.046)沒有顯著性差異。季節(jié)動態(tài)上，甲螨豐富度指數(shù)沒有顯著的季節(jié)性差異(F= 2.831，P=0.06)。

秸稈處理顯著影響甲螨均勻度指數(shù)(F=3.557，P= 0.044)，同時均勻度指數(shù)有顯著的季節(jié)性差異(F= 5.755，P=0.004)；秸稈處理和季節(jié)交互作用對甲螨均勻度指數(shù)也有顯著性影響(F=3.511，P=0.012)。CK (0.731±0.061)均勻度指數(shù)顯著高于SR10(0.661± 0.031)，而CK和SR4、SR4和SR10沒有顯著性差異。季節(jié)動態(tài)上，2015年10月甲螨均勻度指數(shù)達到最大值(0.762±0.039)。

圖2 不同采樣時期3種秸稈處理的土壤甲螨類群數(shù)Figure 2 Soil oribatida groups under three tillage systems at different sampling dates

秸稈處理顯著影響甲螨多樣性指數(shù)(F=6.998，P= 0.004)，其中，SR4(1.511±0.021)顯著高于SR10(1.389± 0.053)和CK(1.333±0.098)，而SR10和CK差異不顯著。季節(jié)動態(tài)上，2015年10月甲螨多樣性指數(shù)高于其他月份(F=3.835，P=0.022)。秸稈處理和季節(jié)交互作用對甲螨多樣性指數(shù)也有顯著性影響(F=3.475，P= 0.013)。

優(yōu)勢度指數(shù)表現(xiàn)為，SR4(0.718±0.018)顯著高于SR10(0.667±0.041)和CK(0.641±0.049)(F=5.217，P=0.013)，而SR10和CK沒有顯著性差異。季節(jié)動態(tài)上，2015年10月甲螨優(yōu)勢度指數(shù)高于其他月份(F= 6.153，P=0.003)。秸稈處理和季節(jié)交互作用對甲螨優(yōu)勢度指數(shù)也有顯著性影響(F=4.374，P=0.004)。

表2 秸稈、季節(jié)及其交互作用對土壤甲螨多樣性的影響Table 2 Effects of litter，season and their interaction on soil Oribatida diversity

SR4和SR10密度-類群指數(shù)顯著高于CK(3.069± 0.182)(F=7.437，P=0.003)，而SR4(3.796±0.183)和SR10 (3.952±0.191)沒有顯著性差異。

綜合4個采樣時期可見，秸稈處理、季節(jié)、秸稈處理和季節(jié)交互作用對甲螨類群復雜性指數(shù)均沒有顯著性影響。

2.4 土壤甲螨聚類分析

依據(jù)土壤甲螨分布密度和種類組成特征，如圖3所示的聚類分析表明，秸稈還田4年(SR4)和還田10年(SR10)的黑土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤甲螨組成與對照傳統(tǒng)耕作(CK)明顯不同；同時，秸稈還田不同年限(4年和10年)對甲螨群落組成也具有一定影響。

圖3 三種農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤甲螨群落聚類分析Figure 3 Cluster dendrogram of soil Oribatida found in three different farmland

3 討論

本實驗從甲螨物種組成和分布密度角度，充分證明了秸稈還田對土壤動物的保育作用。朱強要等[30]、郭梨錦等[31]也發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋有利于土壤動物個體數(shù)量的增加。秸稈既是土壤甲螨的生境，也是重要的食物來源。土壤動物群落結(jié)構(gòu)主要受到土壤有機質(zhì)含量、土壤含水量和土壤溫度等的影響[32]。本研究中，秸稈還田主要采用地表還田方法，秸稈直接在地表覆蓋，能夠有效減少土壤水分蒸發(fā)，減緩土壤溫度變化的作用，進而為土壤動物提供良好的棲息環(huán)境，從而增加了甲螨的個體數(shù)量。

秸稈還田后，秸稈周圍會有大量的微生物進行繁殖，形成土壤微生物活動層，加速了對秸稈中有機態(tài)養(yǎng)分的分解釋放，可提高土壤有機質(zhì)含量[33]，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，增強土壤保水保肥性能。因此，秸稈分解增加了土壤有機質(zhì)含量和質(zhì)量，在土壤動物食物鏈中自下而上的調(diào)控，為土壤甲螨提供了更多的食物來源。除此之外，秸稈也能夠為甲螨提供更多的棲息生境，可能為甲螨躲避捕食者提供了更好的隱蔽條件，增加捕食者尋找獵物的時間和成本[34]，也對土壤動物群落產(chǎn)生一定的影響，尤其是中小型土壤動物，從而增加了甲螨的個體數(shù)量和群落多樣性。Henriksen等[35]研究發(fā)現(xiàn)成熟小麥秸稈還田后能夠顯著增加土壤氮含量，并顯著增加微生物生物量。Thomsen等[36]研究了長期黑麥秸稈還田對小麥產(chǎn)量和土壤碳氮的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈還田能夠增加土壤碳含量，并且隨著秸稈還田量的增加而增加。朱玉芹等[37]也研究了黑龍江省農(nóng)場秸稈還田耕作樣地，發(fā)現(xiàn)13年后土壤有機質(zhì)增加了0.2%。還有研究結(jié)果表明[38]，秸稈還田后顯著提高土壤有機碳含量，尤其在0～20 cm土層，隨秸稈還田由高到低，土壤總有機碳含量分別較CK顯著提高6.96%、22.97%、12.41%(P<0.05)。

土壤甲螨多樣性表現(xiàn)顯著的季節(jié)差異，主要受到季節(jié)土壤溫濕度差異、地上植物生長狀況等影響。本研究結(jié)果表明，土壤甲螨的群落結(jié)構(gòu)有一定的季節(jié)性差異，SR4和SR10都表現(xiàn)出秋季甲螨個體密度高于夏季。因為在該研究區(qū)玉米播種一般在5—6月，耕作播種會對土壤動物產(chǎn)生一定的影響，動物個體數(shù)量會有所下降，所以在6月受播種干擾的土壤動物類群還沒有充分得到恢復，而受秸稈還田的影響，在玉米生長的中后期土壤動物密度會升高，在10月達到較大值。有研究表明[39]，干旱條件下甲螨的類群數(shù)和密度會減少；也有研究者[40]發(fā)現(xiàn)，在同一海拔高度下土壤動物秋季個體數(shù)量高于夏季。朱強要[41]研究發(fā)現(xiàn)蜱螨目個體密度在夏季表現(xiàn)最低，甲螨亞目的密度在秋季(2008年10月)達到最大值。汪冠收[42]發(fā)現(xiàn)在秸稈還田方式下，甲螨亞目個體密度在10月份顯著高于次年6月份(約高5倍)。Sun等[43]研究了東北黑土農(nóng)田不同耕作方式、季節(jié)和深度對土壤微生物的影響，發(fā)現(xiàn)在同一耕作方式和采樣深度下，土壤微生物有一定的季節(jié)性差異。本研究還發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)土壤甲螨類群數(shù)差異不明顯，說明秸稈還田即使不引起類群組成的變化，但也能夠帶來分布密度的顯著的季節(jié)動態(tài)差異。秸稈還田對土壤溫濕度的調(diào)節(jié)作用，還體現(xiàn)在傳統(tǒng)耕作和秸稈還田耕作的季節(jié)動態(tài)差異上。秸稈還田耕作(SR)中，秋季10月甲螨密度大于春季6月。但傳統(tǒng)耕作(CK)2015年6月和10月差異不顯著，主要原因是2015年10月干旱少雨，傳統(tǒng)耕作土壤干燥，甲螨數(shù)量顯著下降；而秸稈還田耕作(SR)中，秸稈對土壤起到很好的覆蓋作用，土壤濕度相對較高，依舊表現(xiàn)出10月大于6月的規(guī)律。

本研究結(jié)果表明，秸稈還田相比于傳統(tǒng)耕作對土壤甲螨有重要的保育作用，但秸稈還田4年和10年的秸稈年限差異并沒有引起甲螨類群數(shù)的顯著變化。這說明在一定時間尺度內(nèi)，秸稈還田通過改變土壤環(huán)境能夠有效增加土壤動物的多樣性和密度，但并非隨還田量的增加直線上升。通過土壤動物多樣性對比分析還可以發(fā)現(xiàn)，土壤動物類群數(shù)的增加主要是稀有物種的存在所導致，而土壤動物個體數(shù)量的增加主要是優(yōu)勢類群的個體數(shù)增加而導致。由于秸稈還田使得土壤動物群落結(jié)構(gòu)變得更復雜，高營養(yǎng)級的捕食作用及各營養(yǎng)級類群之間競爭等相互影響，有可能使土壤動物個體數(shù)量和類群數(shù)偏低，導致SR4個體數(shù)>SR10個體數(shù)。

本研究表明，秸稈還田主要影響甲螨類群的豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)和密度-類群指數(shù)。因為秸稈還田為土壤動物提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，使SR甲螨類群組成豐富，所以具有較高的豐富度和多樣性。其他研究也表明[29]，組成簡單、各類群數(shù)量較低的群落反而常常可能比組成豐富、各類群數(shù)量較高的群落具有更高的均勻度。本研究結(jié)果表明均勻度指數(shù)為CK>SR4>SR10，雖然CK在組成及數(shù)量上都低于SR，但CK均勻度高于SR，與前人的研究結(jié)果一致。汪冠收[42]也發(fā)現(xiàn)秸稈還田樣地內(nèi)多樣性指數(shù)較高，但均勻度指數(shù)明顯低于CK。一般來說，群落越復雜，種類越多，群落的優(yōu)勢度也越小[27]。朱強要[41]發(fā)現(xiàn)均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)表現(xiàn)基本相反，且優(yōu)勢度指數(shù)表現(xiàn)了秋季(10月)高于夏季(6月)。本研究結(jié)果顯示，SR辛普森指數(shù)大于CK，在季節(jié)動態(tài)上10月>6月，原因可能是夏季動物的捕食行為對優(yōu)勢類群具有限制作用。組成豐富、各類群數(shù)量比較接近且相對豐盛的群落將具有較高的復雜性指數(shù)[29]。本研究結(jié)果顯示，復雜性指數(shù)表現(xiàn)為SR4> SR10>CK，雖然秸稈還田對甲螨類群復雜性指數(shù)沒有顯著性影響，但還是由于秸稈的作用使得SR>CK。有關(guān)密度類群指數(shù)，有研究者認為[44]，當類群數(shù)下降時，可以通過其他類群個體數(shù)量的增加獲得補償而導致密度類群指數(shù)不變，甚至增加。目前常用的多樣性指數(shù)為豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)和香農(nóng)-威納指數(shù)等，可以從不同角度去描述群落多樣性的狀況，但是當研究群落在不同時空階段變化時，這些指數(shù)很難進行比較。這些指數(shù)可從不同的側(cè)面有效反映秸稈還田后土壤甲螨組成多樣性和變化，證實了秸稈還田是土壤動物恢復和保育的有效管理措施。

4 結(jié)論

秸稈還田顯著增加了黑土農(nóng)田土壤甲螨的分布密度和類群多樣性。不同處理間土壤甲螨分布密度的季節(jié)變化較為一致，SR4和SR10均表現(xiàn)出秋季高于夏季。秸稈還田相比于傳統(tǒng)無秸稈還田耕作，對土壤甲螨具有顯著的保育作用。但秸稈還田4年和10年間螨類組成和密度差異不明顯，不同年限秸稈還田的影響需要不同類群土壤動物和更多年限的深入研究來進一步驗證和揭示。

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Effect of on-site recycling of straw on community structure of soil Oribatida in black soil farmland

LIAN Xu1,2,SUI Yu-zhu1,WU Hai-tao2*,LIU Dong2,XI Min1,GUAN Qiang2
(1.College of Environmental Science and Engineering，Qingdao University，Qingdao 266071,China;2.Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment，Northeast Institute of Geography and Agroecology,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130102,China)

On-site recycling of straw is an important method of soil fertility management in farmland.Straw is not only habitat for soil fauna, but also as a main source of litter.However,little is known about the effect of straw recycling on the community structure of soil fauna.In order to better understand the influence of straw recycling on community structure of soil Oribatida in black soil,an experiment was conducted in black soil farmland in Northeast China.Soil samples were collected from 0～20 cm soil layer under straw recycling for 4 years(SR4),10 years(SR10)and conventional tillage(CK)in June and October of 2014 and 2015 and a modified Tullgren method was used to extract soil mites from the soil samples.A total of 11 366 soil mites were captured on four sampling dates,of which 8373(74%)were Oribatida.The density of soil Oribatida was SR4：13 774 per square meter,15 families SR10：11 946 per square meter,12 families and CK：5871 per square meter,7 families.Straw recycling,season,and the interaction between straw recycling and season all had significant(P<0.001)effects on individual density of soil Oribatida,but not on the number of families of Oribatida.Straw recycling also significantly affected the richness in-dex,the evenness index,the diversity index,the dominance index and the density-groups index of Oribatida.The density of the dominant species of soil Oribatida in autumn were generally higher than those in summer.Cluster analysis also showed that the Oribatida communities in SR4 and SR10 were significantly different from CK,but not from each other.Our results indicated that straw recycling is conducive to maintaining the diversity and density of soil Oribatida communities,and to the protection of ecological environment and fertility of the soils.

straw recycling;soil mites;community structure;cluster analysis

X712

A

1672-2043(2017)01-0134-09

10.11654/jaes.2016-0911

2016-07-12

連 旭(1991—)，男，山東菏澤人，碩士研究生，主要從事土壤生態(tài)學方面的研究。E-mail：861670154@qq.com

*通信作者：武海濤 E-mail：wuhaitao@iga.ac.cn

國家自然科學基金項目(41371261)；吉林省科技發(fā)展計劃項目(20140101004JC)；中國科學院重點部署項目(KZZD-EW-TZ-16)

Project supported：The National Natural Science Foundation of China(41371261)；The Jilin Provincial Research Foundation for Science and Technology Development,China(20140101004JC)；The Major Deployment Program of the Chinese Academy of Sciences,China(KZZD-EW-TZ-16)

連 旭，隋玉柱，武海濤，等.秸稈還田對黑土農(nóng)田土壤甲螨群落結(jié)構(gòu)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2017,36(1)：134-142.

LIAN Xu,SUI Yu-zhu,WU Hai-tao,et al.Effect of on-site recycling of straw on community structure of soil Oribatida in black soil farmland[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36(1)：134-142.