不同有機(jī)類肥料對(duì)小麥和水稻根際土壤線蟲的影響

劉 婷, 葉成龍, 李 勇, 陳小云, 冉 煒, 沈其榮, 胡 鋒, 李輝信,*

1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 南京 210095 2 江蘇省有機(jī)固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心, 南京 210095 3 江蘇省金壇市土壤肥料技術(shù)指導(dǎo)站, 金壇 213200

不同有機(jī)類肥料對(duì)小麥和水稻根際土壤線蟲的影響

劉 婷1,2, 葉成龍1, 李 勇3, 陳小云1, 冉 煒1, 沈其榮1, 胡 鋒1, 李輝信1,2,*

1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 南京 210095 2 江蘇省有機(jī)固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心, 南京 210095 3 江蘇省金壇市土壤肥料技術(shù)指導(dǎo)站, 金壇 213200

國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤線蟲的研究絕大部分都是基于旱地的非根際土壤，對(duì)水田土壤，尤其是水旱輪作下根際土壤線蟲對(duì)有機(jī)肥的響應(yīng)研究非常地有限。因此，探討在稻麥輪作體系中以豬糞堆肥和秸稈為原料的不同有機(jī)類肥料，對(duì)水稻和小麥根際土壤線蟲的影響。田間試驗(yàn)處理為：CK(不施肥)、F(100%化肥)、PF(豬糞堆肥+50%化肥)、SF(秸稈全量還田+100%化肥)、PSF(豬糞堆肥+秸稈全量還田+50%化肥)、PMF(豬糞商品有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥)。結(jié)果表明：小麥根際主要線蟲優(yōu)勢(shì)屬為頭葉屬(Cephalobus)、擬麗突屬(Acrobeloides)和絲尾墊刃屬(Filenchus)；水稻根際則為桿咽屬(Rhabdolaimus)、潛根屬(Hirschmanniella)和絲尾墊刃屬(Filenchus)。小麥根際土壤線蟲總數(shù)顯著高于水稻根際；SF和PSF對(duì)兩季土壤線蟲總數(shù)的提高顯著高于PF和PMF，F(xiàn)對(duì)線蟲總數(shù)沒有顯著影響。線蟲營(yíng)養(yǎng)類群表現(xiàn)為小麥根際食真菌線蟲相對(duì)豐度顯著高于水稻根際，植食性線蟲和雜食/捕食性線蟲豐度顯著低于水稻根際。有機(jī)肥對(duì)稻季線蟲群落的影響遠(yuǎn)大于麥季，秸稈配施有機(jī)肥顯著提高麥季瓦斯樂斯卡指數(shù)(WI)；施肥均顯著提高稻季的多樣性指數(shù)(H′)，降低優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(λ)。土壤線蟲對(duì)肥料的響應(yīng)取決于作物及肥料的質(zhì)量和養(yǎng)分含量；在稻麥輪作系統(tǒng)下，同時(shí)添加秸稈和豬糞對(duì)提高土壤線蟲數(shù)量和食微線蟲豐度更有益。

根際; 有機(jī)無機(jī)配施; 稻麥輪作體系

大量實(shí)踐表明，化肥雖能快速提高作物產(chǎn)量，但長(zhǎng)期的化肥施用會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、土壤肥力和生物多樣性等產(chǎn)生嚴(yán)重影響[1-3]。有機(jī)肥有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和促進(jìn)微生物活性[4-5]。因此，有機(jī)肥配施化肥不僅能夠滿足植物養(yǎng)分的需求，還可以逐步提升耕地質(zhì)量，培肥地力。

作為土壤生物區(qū)系的重要組成部分之一，線蟲因具有身體透明易于鑒別、結(jié)構(gòu)與功能對(duì)應(yīng)關(guān)系好等特點(diǎn)，而越來越多地被作為土壤指示生物來加以應(yīng)用，尤其是用于評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的土壤健康水平、生態(tài)系統(tǒng)演替或受干擾的程度[6]。因此，線蟲可以作為一種具有代表性的土壤動(dòng)物來研究不同施肥措施對(duì)土壤食物網(wǎng)產(chǎn)生的影響。Yeates等[7]將線蟲劃分為8個(gè)營(yíng)養(yǎng)類群，其中，食細(xì)菌線蟲、食真菌線蟲、植食性線蟲和雜食/捕食性線蟲是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的主要營(yíng)養(yǎng)類群[8]。

國(guó)內(nèi)外絕大部分研究施肥對(duì)線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響都集中于旱地土壤，我國(guó)也主要以研究北方旱旱輪作體系為主[1,9-11]。其中，大部分的實(shí)驗(yàn)表明有機(jī)肥的施用能夠增加土壤線蟲總數(shù)[1,9,11-12]，提高土壤食細(xì)菌線蟲、食真菌線蟲[1,9,13-14]和雜食捕食性線蟲的數(shù)量[1,13,15]，降低植食性線蟲的數(shù)量[1,13,15]，從而對(duì)土壤微生物區(qū)系健康環(huán)境的構(gòu)建有促進(jìn)作用。然而，在本研究中，由于水田和旱田在根系、水分、pH等諸多方面存在明顯差異，輪作又導(dǎo)致土壤系統(tǒng)季節(jié)間相互作用、相互影響，使得稻麥輪作成為一個(gè)獨(dú)特的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)[16]。因此，在這種條件下有機(jī)肥的施用會(huì)對(duì)麥季和稻季的土壤線蟲群落產(chǎn)生怎樣的影響尚不明確。同時(shí)，由于根際是一個(gè)微生物密集的區(qū)域，是土壤、植物根系、微生物和土壤動(dòng)物交換的活躍界面[17]，研究根際的線蟲群落結(jié)構(gòu)更有助于反映植物生長(zhǎng)微域的健康水平。因此，本文研究的目的是探討稻麥輪作體系下麥季和稻季的根際土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的差異，及研究以秸稈和豬糞與不同量的化肥配施對(duì)線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響。本研究有助于比較不同種類的有機(jī)肥及其與不同量的無機(jī)肥配施，對(duì)稻季和麥季的土壤肥力及線蟲群落結(jié)構(gòu)的調(diào)控差異，從而為有效選擇和利用有機(jī)類肥料調(diào)控和構(gòu)建一個(gè)健康的生物區(qū)系，提升水旱輪作下的耕地質(zhì)量提供相關(guān)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于江蘇省金壇市指前鎮(zhèn)建春村(N 31°39′41.8″，E 119°28′23.5″)，海拔高度10m，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候，年均氣溫15.5℃，年均濕度78%，年降雨量1084.7mm。

田間試驗(yàn)始于2010年11月小麥季，為夏水稻—冬小麥的水旱輪作體系。采樣時(shí)間均為小麥和水稻種植兩年后的收獲期。實(shí)驗(yàn)小區(qū)共24個(gè)(6個(gè)處理×4次重復(fù))，每小區(qū)40m2(8m×5m)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)間水泥埂隔離，防止串水串肥。供試土壤為脫潛型水稻土(烏柵土)；供試水稻品種為武運(yùn)粳23；供試小麥品種為揚(yáng)輻麥4號(hào)。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)具體施肥措施：① CK，完全不施肥；② F，純NPK (100% 當(dāng)?shù)赜昧?，下?；③ PF +50%NPK；④ SF，秸稈全量還田+100%NPK；⑤ PSF，豬糞堆肥 (6 t/hm2)+秸稈全量還田+50%NPK；⑥ PMF，豬糞商品有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥 (3.6 t/hm2)。其中，純NPK (尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀) 肥料用量為：N 300 kghm2，P2O5120 kghm2，K2O 100 kghm2；豬糞堆肥養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)45.4%，N 2.3%，P2O52.9%，K2O 1.2%，含水量29.1%；豬糞商品有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)16.1%，N 12.2%，P2O54.1%，K2O 4.1%，含水量19.3%。

1.2 研究方法

采樣分別在小麥(2012年6月)和水稻(2012年11月)收割時(shí)進(jìn)行。小麥根際土壤用抖根法[18]采集；本實(shí)驗(yàn)中將土鉆貼根采集的土壤近似認(rèn)為水稻根際土，采樣取土深度為0—10 cm，每小區(qū)隨機(jī)選取10點(diǎn)采樣。將采好的土樣迅速裝入自封袋編號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室作簡(jiǎn)單處理后置于4℃冰箱保存。

稱取土壤20g，采用淺盤法分離土壤中的線蟲[19]，解剖鏡下計(jì)算數(shù)量，然后隨機(jī)抽取150條左右在光學(xué)顯微鏡下鑒定到屬。線蟲鑒定參考《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[20]及Bongers主編的《DE NEMATODEN VAN NEDERLAND》[21]。將線蟲分為4個(gè)營(yíng)養(yǎng)類群：食細(xì)菌線蟲(Bacterivores)、食真菌線蟲(Fungivores)、植食性線蟲(Plant-parasites)和雜食/捕食性線蟲(Omnivores/ predators)[8]。

采用多種生態(tài)指數(shù)對(duì)土壤線蟲的多樣性和群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體計(jì)算方法如下：

(1)自由生活線蟲成熟指數(shù)(MI)[22]

MI=∑c-pi·pi(僅包括自由生活線蟲)

式中，pi為第i個(gè)分類單元中個(gè)體占線蟲總個(gè)體數(shù)量的比例；

(2)植食性線蟲成熟指數(shù)(PPI)[22]

PPI=∑c-pi·pi(僅包括植物寄生線蟲)

(3)瓦斯樂斯卡指數(shù)(WI)[23]

WI=(BF+FF)/PP

式中，BF為食細(xì)菌線蟲的數(shù)量;FF為食真菌線蟲的數(shù)量；PP為植食性線蟲的數(shù)量；

(4)線蟲通路比值(NCR)[24]

NCR=BF/(BF+FF)

(5)香農(nóng)多樣性指數(shù)(H′)[23]

H′=-∑pi(lnpi)

(6)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(λ)[25]

式中，c-pi為賦予某一種類線蟲的cp(colonizer-persister)值，cp值是Bongers[23]根據(jù)線蟲不同的生活史策略，將陸地和淡水生活的線蟲劃分為r-對(duì)策者(r-strategies，世代時(shí)間短，產(chǎn)卵量大，耐環(huán)境壓力，cp值小)向k-對(duì)策者(k-strategies，世代時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)卵量小，對(duì)環(huán)境壓力敏感，cp值大)過渡的5個(gè)類群。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

土壤線蟲數(shù)量折算成每100g干土含有線蟲的條數(shù)；豐度以不同屬或營(yíng)養(yǎng)類群的線蟲數(shù)量占線蟲總數(shù)的百分比(%)來表示；采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行LSD檢驗(yàn)和單因子、雙因子方差分析。

2 結(jié)果

2.1 土壤性質(zhì)

方差分析表明，麥季的pH、土壤全氮、有機(jī)質(zhì)和微生物氮均顯著高于稻季，土壤含水量和土壤呼吸則顯著低于稻季(P<0.01)(表1，表2)；作物和施肥的交互作用對(duì)pH有顯著影響，對(duì)其他土壤性質(zhì)影響不顯著(P<0.05)(表2)。配施有機(jī)肥對(duì)稻季含水量和pH沒有顯著影響，卻顯著降低麥季土壤pH(P<0.05)(表1)。與CK相比，配施有機(jī)肥SF和PSF顯著提高麥季和稻季的土壤全氮、有機(jī)質(zhì)和微生物碳(P<0.05)；而F、PMF與CK之間沒有顯著差異(P<0.05)(表1)。

表1 不同施肥處理下小麥和水稻根際土壤性質(zhì)

表2 土壤性質(zhì)、線蟲數(shù)量及生態(tài)指數(shù)方差分析

2.2 土壤線蟲總數(shù)

方差分析表明，麥季線蟲總數(shù)顯著高于稻季(圖1，表2)；作物和施肥的交互作用對(duì)線蟲總數(shù)的影響顯著(P<0.001)(表2)。小麥根際每100g干土線蟲數(shù)量范圍在1307—4228條；水稻根際每100g干土線蟲數(shù)量范圍在1065—2004條。配施有機(jī)肥對(duì)麥季線蟲總數(shù)的增加較稻季顯著，兩季均以PSF對(duì)線蟲總數(shù)貢獻(xiàn)最大，其次為SF，二者均和CK達(dá)到顯著差異(P<0.01)；F、PF和CK之間均沒有顯著差異(P<0.05)；PMF能顯著提高小麥根際線蟲總數(shù)，但對(duì)水稻根際沒有顯著性影響(P<0.05)(圖1)。

圖1 不同施肥處理對(duì)小麥和水稻根際土壤線蟲總數(shù)的影響 Fig.1 Effects of different fertilization treatments on total nematode abundance in the rhizosphere of wheat and rice 圖中數(shù)值為平均值+標(biāo)準(zhǔn)誤；不同英文字母表示同一采樣時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)； CK：不施肥；F：100%化肥；PF：豬糞堆肥 + 50%化肥；SF：秸稈全量還田 + 100%化肥；PSF：豬糞堆肥 + 秸稈全量還田 + 50%化肥；PMF：豬糞商品有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥. CK: no fertilizer, F: 100% chemical fertilizer, PF: pig manure compost + 50% chemical fertilizer, SF: straw return + 100% chemical fertilizer, PSF: pig manure + straw return + 50% chemical fertilizer, PMF: commercial fertilizer of pig manure mixed with chemical fertilizer

2.3 土壤線蟲群落

本研究共鑒定出小麥根際土壤線蟲32屬，其中，食細(xì)菌線蟲13屬，食真菌線蟲6屬，植食性線蟲4屬，雜食/捕食性線蟲9屬；水稻根際土壤線蟲31屬，其中，食細(xì)菌線蟲15屬，食真菌線蟲4屬，植食性線蟲2屬，雜食/捕食性線蟲10屬(表3)。水稻根際各處理的線蟲類群比小麥根際豐富(麥季16—24屬；稻季20—26屬)(表3)。兩季均以PSF的線蟲屬最多(麥季24屬；稻季26屬)，CK最少(麥季16屬；稻季20屬)(表3)。

小麥根際主要線蟲優(yōu)勢(shì)屬(個(gè)體數(shù)占土壤線蟲群落個(gè)體總數(shù)10%以上)為頭葉屬(Cephalobus)、擬麗突屬(Acrobeloides)和絲尾墊刃屬(Filenchus)；水稻根際主要線蟲優(yōu)勢(shì)屬為桿咽屬(Rhabdolaimus)、潛根屬(Hirschmanniella)和絲尾墊刃屬(Filenchus)(表3)。其中，絲尾墊刃屬(Filenchus)雖為兩季共同的線蟲優(yōu)勢(shì)屬，但在小麥根際的豐度(平均28.8%)高于水稻根際(平均13.2%)。桿咽屬(Rhabdolaimus)在水稻根際不施肥處理中的豐度(57.0%)遠(yuǎn)高于單施化肥(10.3%)和配施有機(jī)肥(平均9.9%)。潛根屬(Hirschmanniella)在水稻根際的所有施肥處理(尤其是單施化肥和豬糞商品有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥)(平均15.4%)中均高于不施肥處理(8.1%)。

表3 小麥和水稻根際土壤線蟲群落組成及其相對(duì)豐度

方差分析表明，土壤線蟲各營(yíng)養(yǎng)類群的相對(duì)豐度在施肥處理之間和兩種作物之間均存在顯著差異(P<0.05)；作物和施肥的交互作用對(duì)食細(xì)菌線蟲、植食性線蟲和雜食/捕食性線蟲有顯著影響，而對(duì)食真菌線蟲影響不顯著(表2)(P<0.05)?？傮w來看，麥季與稻季的線蟲營(yíng)養(yǎng)類群結(jié)構(gòu)存在較大差異。小麥根際所有處理的食真菌線蟲豐度(麥季平均44.3%，稻季平均22.4%)高于水稻根際，植食性線蟲(麥季平均5.4%，稻季平均16.0%)和雜食/捕食性線蟲豐度(麥季平均3.8%，稻季平均13.5%)低于水稻根際(表3)。施肥對(duì)小麥季的線蟲營(yíng)養(yǎng)類群結(jié)構(gòu)影響較小，對(duì)水稻季的影響較大(圖2)。麥季中，PSF能顯著提高食真菌線蟲的豐度，PF顯著提高植食性線蟲豐度(P<0.05)；食細(xì)菌線蟲和雜食/捕食性線蟲豐度各處理間沒有顯著性差異(P<0.05)(圖2)。稻季中，施肥處理均顯著降低食細(xì)菌線蟲豐度，顯著提高雜食/捕食性線蟲豐度(P<0.05)；除PSF外，均顯著提高植食性線蟲豐度(P<0.05)(圖2)。

圖2 不同處理對(duì)小麥和水稻根際土壤線蟲營(yíng)養(yǎng)類群比例的影響 Fig.2 Effects of different fertilization treatments on the relative abundance of nematode trophic groups in the rhizosphere of wheat and rice圖中數(shù)值為平均值-標(biāo)準(zhǔn)誤；不同英文字母表示同一采樣時(shí)期相同營(yíng)養(yǎng)類群比例在不同處理間差異顯著(P<0.05)，未標(biāo)注字母即各處理間差異不顯著(P>0.05)

2.4 土壤線蟲生態(tài)指數(shù)

方差分析表明，水稻根際的自由生活線蟲成熟指數(shù)(MI)、植食性線蟲成熟指數(shù)(PPI)、線蟲通路比值(NCR)和香農(nóng)多樣性指數(shù)(H′)均顯著高于小麥根際，瓦斯樂斯卡指數(shù)(WI)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(λ)顯著低于小麥根際(P<0.001)(表2，表4)；施肥與作物的交互作用對(duì)WI、NCR、H′和λ影響顯著，對(duì)PPI和MI的影響不顯著(P<0.05)(表2)。麥季的MI、PPI、NCR和H′在各處理間沒有顯著差異，SF和PSF的WI和λ值顯著高于CK(P<0.05)；稻季各施肥處理均顯著降低WI和λ，顯著提高H′，對(duì)PPI影響不顯著(P<0.05)(表4)。

表4 小麥季和水稻季的土壤線蟲生態(tài)指數(shù)

3 討論

線蟲作為土壤健康的指示生物，已被廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)各種生態(tài)系統(tǒng)受干擾的情況[23]。作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的兩項(xiàng)基本管理措施，施肥和輪作的人為干擾對(duì)本研究的土壤性質(zhì)和線蟲區(qū)系產(chǎn)生了影響，其交互作用對(duì)土壤性質(zhì)影響較小，對(duì)線蟲群落結(jié)構(gòu)影響顯著。有機(jī)肥的施用被證明有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤生物多樣性和活性，從而提升耕地質(zhì)量[5]。在本實(shí)驗(yàn)中，配施秸稈的有機(jī)肥較單施化肥和不施肥均顯著提高了土壤肥力、微生物活性和土壤線蟲數(shù)量。然而麥季和稻季的土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)有著顯著差異，有機(jī)肥對(duì)兩季土壤線蟲的影響也存在較大差異。

3.1 麥季和稻季的線蟲群落結(jié)構(gòu)

整體而言，麥季線蟲總數(shù)顯著高于稻季，可能是因?yàn)辂溂镜乃趾枯^稻季少，通氣性得到改善，有利于有機(jī)質(zhì)的分解和礦化[16]，使得其土壤肥力較水稻季高；同時(shí)，有機(jī)質(zhì)的分解使得微生物的食物來源得到增加，進(jìn)而為線蟲的繁殖提供了更多的食物來源。Okada等[26]的研究也表明，水田種植的水稻土壤含氧量較少，對(duì)線蟲的生長(zhǎng)不利，而旱地種植的水稻由于土壤透氣性較好，有益于線蟲的生長(zhǎng)。再者，采樣方法的不同也可能導(dǎo)致這一結(jié)果的發(fā)生，由于對(duì)含水量較高的水稻根際土壤還沒有較好的采樣方法，在本實(shí)驗(yàn)中，將土鉆貼根采集的土壤近似認(rèn)為水稻根際土，而這種方法不如麥季抖根法采集的根際土壤接近根表，由于根系分泌物的存在，根表周圍有大量的微生物聚集[17]，土壤線蟲數(shù)量自然也更多。

稻季植食性和雜食/捕食性線蟲的數(shù)量顯著高于麥季。Bert等[27]和Okada等[26]研究發(fā)現(xiàn)屬于植物寄生線蟲的潛根屬(Hirschmanniella)線蟲偏好取食水稻和蓮花等淹水條件下的植物根系，并認(rèn)為潛根屬(Hirschmanniella)是稻田土壤中的特征屬。在本實(shí)驗(yàn)中，稻季植食性線蟲潛根屬(Hirschmanniella)的豐度和植物寄生性線蟲成熟指數(shù)(PPI)顯著高于麥季，說明稻麥輪作比水稻連作更有助于降低土壤中有害的植食性線蟲。與本文研究結(jié)果相似，Liu等[28]的研究也發(fā)現(xiàn)水稻土壤中矛線科Dorylaimidae的數(shù)量很豐富，他還證實(shí)長(zhǎng)期種植水稻會(huì)使雜食/捕食性線蟲豐度提高。在對(duì)很多稻田的線蟲鑒定中均發(fā)現(xiàn)雜食/捕食性線蟲數(shù)量很豐富，這可能和水稻的根系特征、稻田淹水等土壤環(huán)境有關(guān)，再者，雜食/捕食性線蟲也有很多取食藻類，如托布利屬(Tobrilus)，這和水田中數(shù)量豐富的藻類一致[27](在采樣過程中肉眼可見地表覆蓋了一層綠色的藻類)。

3.2 有機(jī)肥對(duì)土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響

關(guān)于有機(jī)肥能夠增加土壤線蟲總數(shù)的結(jié)論已經(jīng)得到許多研究的證明[1,9,11-12]。本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)線蟲總數(shù)的提高表現(xiàn)為秸稈+豬糞>秸稈>豬糞>單施化肥。線蟲總數(shù)與有機(jī)肥的施用量、有機(jī)肥的種類及肥料的養(yǎng)分含量有關(guān)，從有機(jī)肥的施用量來看，秸稈配施豬糞的有機(jī)肥施用量大于秸稈或豬糞；從有機(jī)肥種類和養(yǎng)分含量上來看，秸稈的有機(jī)質(zhì)含量(78.6%—82.6%)遠(yuǎn)高于豬糞堆肥(16.1%—45.4%)和化肥。Elfstrand[29]等的研究結(jié)果也表明土壤微生物對(duì)有機(jī)肥的響應(yīng)取決于有機(jī)肥的養(yǎng)分含量和質(zhì)量。再者，從本文土壤肥力和微生物性質(zhì)的數(shù)據(jù)也可以得出線蟲總數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)和微生物碳氮含量成正相關(guān)。

許多研究表明，有機(jī)肥能夠增加土壤食細(xì)菌線蟲[1,9,13]、食真菌線蟲[13-14]和雜食/捕食性線蟲的數(shù)量[1,13,15]，降低植食性線蟲的數(shù)量[1,13,15]。本實(shí)驗(yàn)中，配施有機(jī)肥均顯著降低稻季食細(xì)菌線蟲豐度和瓦斯樂斯卡指數(shù)(WI)；秸稈配施有機(jī)肥對(duì)麥季食細(xì)菌線蟲豐度沒有顯著影響，卻增加了食真菌線蟲豐度和WI。這是因?yàn)槭┓拭黠@抑制了稻季的屬于食細(xì)菌線蟲的桿咽屬(Rhabdolaimus)線蟲的繁殖，使得其數(shù)量大量減少，桿咽屬(Rhabdolaimus)擁有較高的cp值，為k-對(duì)策者，對(duì)施肥這種外界干擾較敏感[25]。與本研究結(jié)果不同的是我們對(duì)曲周小麥玉米輪作體系下線蟲群落結(jié)構(gòu)的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，配施有機(jī)肥均能夠提高麥地土壤食細(xì)菌線蟲數(shù)量和WI[30]，而在本研究中，可能由于水旱輪作導(dǎo)致麥季的土壤和微生物環(huán)境仍受稻季的影響，使得麥季的食細(xì)菌線蟲豐度并沒有隨著配施有機(jī)肥的施用得到增加。有機(jī)肥對(duì)麥季植食性線蟲和雜食/捕食性線蟲的數(shù)量影響較小，對(duì)稻季影響顯著，這是因?yàn)辂溂镜母堤卣骱椭T如土壤水分、pH、和肥力等土壤環(huán)境異于稻季，如上所述，水稻根系和稻田淹水的土壤環(huán)境對(duì)潛根屬(Hirschmanniella)和矛線科Dorylaimidae線蟲的生長(zhǎng)有益[31]，配施有機(jī)肥明顯地促進(jìn)了水稻根系的生長(zhǎng)，使得潛根屬(Hirschmanniella)和矛線科Dorylaimidae線蟲的食物來源得到增加[32-33]。

3.3 有機(jī)肥對(duì)線蟲多樣性的影響

本研究中，多樣性指數(shù)(H′)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(λ)比成熟指數(shù)(MI，PPI)能更有效地指示生態(tài)系統(tǒng)功能的變化。施肥對(duì)H′的影響因作物而異，Hu等[1]對(duì)我國(guó)玉米小麥輪作系統(tǒng)下玉米季土壤線蟲群落的研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥的施用對(duì)線蟲多樣性沒有顯著影響；Bulluck等[34]對(duì)番茄地土壤線蟲的研究表明，有機(jī)肥和化肥顯著降低線蟲多樣性。本實(shí)驗(yàn)中的單施化肥和配施有機(jī)肥對(duì)麥季線蟲多樣性沒有顯著影響，但卻顯著提高稻季線蟲多樣性。這是由于施肥使得稻季的桿咽屬(Rhabdolaimus)線蟲數(shù)量急劇減少，λ顯著降低，從而H′升高，這種變化可能對(duì)線蟲群落穩(wěn)定性的提高，甚至其在生態(tài)系統(tǒng)功能中的作用有積極的影響。

綜上所述，配施有機(jī)肥對(duì)土壤肥力的提高在施肥的第3年(2010—2012年)已經(jīng)較為明顯；配施有機(jī)肥對(duì)麥季線蟲群落的影響較小，對(duì)稻季線蟲群落的改變較大。從線蟲總數(shù)來看，兩季均表現(xiàn)為配施秸稈的有機(jī)肥顯著高于其他施肥處理。從線蟲群落來看，配施秸稈的有機(jī)肥對(duì)麥季食微線蟲豐度的提高比其他施肥處理好；所有施肥處理對(duì)稻季土壤線蟲的多樣性均顯著增加?？偟膩砜矗诒緦?shí)驗(yàn)稻麥輪作系統(tǒng)下，同時(shí)添加秸稈和豬糞對(duì)提高土壤線蟲數(shù)量和食微線蟲豐度更有益。

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Effects of different organic fertilizers on soil nematodes in the rhizosphere of rice and wheat cropland

LIU Ting1,2, YE Chenglong1, LI Yong3, CHEN Xiaoyun1, RAN Wei1, SHEN Qirong1, HU Feng1, LI Huixin1,2,*

1CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China2JiangsuCollaborativeInnovationCenterforSolidOrganicWasteResourceUtilization,Nanjing210095,China3SoilandFertilizerTechnicalguidanceStationofJintanCity,Jintan213200,China

With rapid global nutrient enrichment, the responses of soil biota to nutrient addition have gained much attention. There are numerous studies addressing the responses of soil nematodes and microorganisms to chemical or organic fertilization. Moreover, existing studies of nematode communities mostly focused on uplands as well as on bulk soil. As yet, the responses of soil nematodes in the rhizosphere to both chemical and organic fertilization remain unclear. This is of special significance for the widespread rice-wheat rotation agro-ecosystem in China, where chemical fertilization is commonly used and organic fertilization is promoted, e.g. straw return. The aim of our study was to assess the effects of both chemical and organic fertilization on soil nematodes in the rhizosphere of rice-wheat rotation agro-ecosystems in eastern China. We applied fertilization treatments (CK: no fertilizer, F: 100% chemical fertilizer, PF: pig manure compost + 50% chemical fertilizer, SF: straw return + 100% chemical fertilizer, PSF: pig manure + straw return + 50% chemical fertilizer, PMF: commercial fertilizer of pig manure mixed with chemical fertilizer) in a factorial experimental design to rice-and wheat-cropland in Jintan, Jiangsu Province. We measured soil nematode abundance and diversity, as well as soil nutrients and soil environmental parameters in the rice and wheat rhizospheres. Two-way analysis of variance (ANOVA) was performed after testing variable normality and homogeneity of variance. Duncan tests were used for post-hoc comparisons.Cephalobus,AcrobeloidesandFilenchuswere the dominant genera in the wheat-growing season; whileRhabdolaimus,HirschmanniellaandFilenchusdominated in the rice-growing season. Total nematode abundance was significantly higher in the wheat-growing season than rice-growing season; SF and PSF increased the total abundance of nematodes compared to PF and PMF; there was no significant difference between CK and F. For nematode trophic groups, the relative abundance of fungivores was significantly higher in the wheat-growing season than the rice-growing season, while plant-parasites and omnivores/predators tended to be more abundant in the rice-growing season. In terms of individual abundance and diversity, the effects of organic fertilization on the soil nematode community were more pronounced in the rice-growing season than in the wheat-growing season. For example, the straw addition tended to increase the Wasilewska index (WI), while both 100% chemical fertilizer and all the combined organic fertilizer treatments increased the Shannon-weaver index (H′) but deceased the Dominance index (λ). This suggests that the responses of soil nematodes to fertilization depend not only on crop type, but also on fertilizer quality and nutrient content. For example, combined addition of straw and pig manure was most advantageous for improving both nematode abundance and the relative abundance of microbivores in our study system.

rhizosphere; organic fertilizer combined with chemical fertilizer; rice-wheat rotation agro-ecosystem

農(nóng)業(yè)部行業(yè)公益性項(xiàng)目-利用有機(jī)(類)肥料調(diào)控我國(guó)土壤微生物區(qū)系關(guān)鍵技術(shù)研究(201103004)

2014-02-16; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期:

日期:2014-12-04

10.5846/stxb201402160264

*通訊作者Corresponding author.E-mail: huixinli@njau.edu.cn

劉婷, 葉成龍, 李勇, 陳小云, 冉煒, 沈其榮, 胡鋒, 李輝信.不同有機(jī)類肥料對(duì)小麥和水稻根際土壤線蟲的影響.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(19):6259-6268.

Liu T, Ye C L, Li Y, Chen X Y, Ran W, Shen Q R, Hu F, Li H X.Effects of different organic fertilizers on soil nematodes in the rhizosphere of rice and wheat cropland.Acta Ecologica Sinica,2015,35(19):6259-6268.