墾造耕地夏季不同有機(jī)肥對(duì)甘薯土壤大型動(dòng)物群落的影響

摘要 研究墾造耕地連續(xù)2年分別施用3種不同有機(jī)肥種植甘薯的土壤大型動(dòng)物在土層中分布情況，進(jìn)行了土壤大型動(dòng)物多樣性分析。甘薯田塊不同施肥處理下土壤含水率有明顯差異，有機(jī)肥改善了土壤的物理結(jié)構(gòu)，增加了土層蓄水能力。2年試驗(yàn)結(jié)果表明施加有機(jī)肥處理土壤大型動(dòng)物趨向于向土層中下部活動(dòng)，各肥料處理中不同大型土壤動(dòng)物類型中膜翅目為優(yōu)勢(shì)類群。豬糞商品有機(jī)肥處理的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)較高，3種有機(jī)肥的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)明顯高于空白處理，其個(gè)體數(shù)和類群數(shù)也明顯超過(guò)空白和純化肥處理，有機(jī)肥料的施用提高了土壤生物多樣性，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 有機(jī)肥；甘薯；土壤大型動(dòng)物；影響

中圖分類號(hào) S 141 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）20-0145-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.20.036

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effect of Different Organic Fertilizers on the Large Animal Community in Sweet Potato Soil During Summer Cultivation of Farmland

NIU Tian-xin，MA Hua-sheng，ZHA Yan et al

（Hangzhou Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou，Zhejiang 310024）

Abstract The distribution of soil macrofauna in the soil layer of sweet potatoes planted with three different organic fertilizers for two consecutive years in cultivated land was studied，and the diversity of soil macrofauna was analyzed.There were significant differences in soil moisture content under different fertilization treatments in sweet potato fields.Organic fertilizer improved the physical structure of the soil and increased its water storage capacity.The results of a 2-year experiment showed that the application of organic fertilizer caused large soil animals to tend to move towards the middle and lower parts of the soil layer，and Hymenoptera remained the dominant group among different types of large soil animals in each fertilizer treatment.The Shannon-Wiener diversity index and evenness index of pig manure commodity organic fertilizer treatment were relatively high.The diversity index and evenness index of the three organic fertilizers were significantly higher than those of the blank treatment，and their individual and group numbers were also significantly higher than those of the blank and pure fertilizer treatments.The application of organic fertilizers improved soil biodiversity and was conducive to the sustainable development of agriculture.

Key words Organic fertilizer; Sweet potato;Soil macrofauna;Effect

墾造耕地已成為浙江省用地發(fā)展的新趨勢(shì)［1］，新墾耕地肥力差、熟化程度低，需要進(jìn)行土壤培肥改良，才能滿足作物生長(zhǎng)需求［2-3］。有機(jī)肥具有養(yǎng)分齊全、緩效性強(qiáng)等特點(diǎn)，有機(jī)肥替代化肥處理顯著增加了土壤總有機(jī)碳、微生物量碳、可溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和土壤碳庫(kù)管理指數(shù)，改善了土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)了土壤中微生物的繁殖［4-8］。

土壤是各種生物、不同地質(zhì)與氣候互相影響的產(chǎn)物，是所有陸生生物的載體，也是人們進(jìn)行活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)［9］。土壤動(dòng)物對(duì)土壤理化性質(zhì)、物質(zhì)循環(huán)起著積極的促進(jìn)作用［10-13］。

我國(guó)學(xué)者對(duì)有機(jī)肥在耕地土壤培肥的效果方面做了不少研究［14-17］，但在新墾耕地培肥過(guò)程中施用不同肥料對(duì)土壤大型動(dòng)物的影響研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為探明有機(jī)肥對(duì)墾造耕地肥力提升效果，筆者選擇3種生產(chǎn)上用量較大的代表性有機(jī)物料，進(jìn)行2年的田間小區(qū)試驗(yàn)，從墾造耕地土壤動(dòng)物多樣性等角度揭示有機(jī)肥的影響，旨在為了解有機(jī)肥對(duì)土壤動(dòng)物的影響提供第一手資料，為新墾耕地培肥、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)的可持續(xù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地在建德市大洋鎮(zhèn)上源村秋歌家庭農(nóng)場(chǎng)基地（119°48′17.43″E， 29°42′84.65″N），亞熱帶季風(fēng)氣候，供試土壤為培泥砂田，質(zhì)地為粉砂質(zhì)黏壤土，建德市大洋基地0～20 cm土層土壤基本理化性質(zhì)：pH 5.67，有機(jī)質(zhì)9.13 g/kg，全氮6.67 g/kg，有效磷3.34 mg/kg，速效鉀282.83 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料 作物種類為甘肅，品種心香。

肥料種類：豬糞為原料的商品有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)≥45%，N+P2O5+K2O≥5%，桐廬吉誠(chéng)農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司），以羊糞為原料的純羊糞有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)≥45%，總養(yǎng)分≥5%，杭州南塢莊有機(jī)肥有限公司），菌渣為代表性有機(jī)物料；化肥分別為15∶5∶15復(fù)合肥。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按田間小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3個(gè)小區(qū)（3次重復(fù)），小區(qū)面積14.85 m2（4.5 m×3.3 m），隨機(jī)區(qū)組排列。不同原料的有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：處理①（空白）不施基肥；處理②單施化肥；處理③豬糞商品有機(jī)肥；處理④純羊糞有機(jī)肥；處理⑤菌渣有機(jī)肥；種植甘薯時(shí)各種肥料均勻撒施，翻入土中。整個(gè)生育期不施除草劑，不施肥，期間翻藤蔓2次，雜草人工拔除，就地還田，連續(xù)進(jìn)行2年種植試驗(yàn)。不同處理除施肥用量外，其他田間管理措施均一致。

1.4 環(huán)境參數(shù)的測(cè)定

土壤含水量采用烘干法測(cè)定。采集0～5、>5～10、>10～15 cm 深度土層，采用環(huán)刀法（r=7 cm，V=200 cm3）自上而下依次取土樣，將采集袋中的土樣盛放在鋁盤中，放進(jìn)電熱恒溫烘箱中，105 ℃烘干至恒重取出，分別稱重。

1.5 土壤大型動(dòng)物種群調(diào)查

土壤動(dòng)物取樣，為了消除邊界效應(yīng)，在每個(gè)小區(qū)中心選取3 個(gè)采樣點(diǎn)，采集時(shí)，去除地表雜物，在近甘薯植株處選擇面積為50 cm×50 cm 的樣點(diǎn)，手撿法分層收集土壤中的大型動(dòng)物， 并用體積分?jǐn)?shù)為 75%的乙醇將動(dòng)物殺死，帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.6 數(shù)據(jù)分析

所得土壤動(dòng)物用體視顯微鏡（北京派迪威儀器有限公司尼康SMZ800）進(jìn)行觀察， 參照《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》 《昆蟲(chóng)分類檢索》進(jìn)行分類鑒定， 一般鑒定到科，同時(shí)統(tǒng)計(jì)個(gè)體數(shù)量。采用 Pielon均勻性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)對(duì)土壤動(dòng)物進(jìn)行多樣性分析，計(jì)算多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)。

（1）Shannon-Wiener（H）：

H=-pilnpi （i= …，S）

式中：pi 是樣本中第 i 個(gè)分類單元中個(gè)體數(shù)占所有物體個(gè)體總量的比值。

（2）均勻度指數(shù)（J）：

J=H/lnS

式中：H為Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)；S為鑒定分類單元的數(shù)目。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料處理不同土層土壤含水率的變化 由表1可知，甘薯田塊不同施肥處理的土壤含水率不同，空白處理和純化肥處理的土壤含水率從上到下呈升高趨勢(shì)，>10～15 cm土層的含水率最高。而 3個(gè)有機(jī)肥處理的土壤含水率最高值出現(xiàn)在0～5和>5～10 cm土層，這可能與有機(jī)肥連續(xù)2年的施入改變了土層結(jié)構(gòu)有關(guān)，有機(jī)肥使土質(zhì)更疏松，蓄水能力更強(qiáng)。而施加豬糞有機(jī)肥的處理③的土壤各土層的含水率明顯比其他處理低，因?yàn)樨i糞有機(jī)肥處理在所有肥料處理中甘薯產(chǎn)量最高，可能是甘薯的膨大吸收了大量水分的緣故，同樣羊糞有機(jī)肥處理的產(chǎn)量為第二位，也影響了土層的含水率，而土壤的含水率會(huì)影響土層中動(dòng)物的分布。

2.2 土壤大型動(dòng)物垂直分布 不同處理大型動(dòng)物見(jiàn)表2～6。

第二年在6月下旬的甘薯地捕獲到膜翅目、革翅目、半翅目、蜘蛛目、山蛩目、寡毛目、等翅目、鞘翅目8個(gè)類群的大型動(dòng)物，與第一年的類型有很大不同，且不同肥料處理的土壤大型動(dòng)物在土層中分布情況也與第一年明顯不同。各處理中空白與純化肥處理的動(dòng)物數(shù)量與第一年相比明顯減少，僅純化肥處理與第一年分布趨勢(shì)相同，分布在0～10 cm的土層處，豬糞商品有機(jī)肥與羊糞有機(jī)肥大部分集中在土層0～5 cm與>10～15 cm處，而中層>5～10 cm處數(shù)量較少，而菌渣有機(jī)肥與空白處理的大型動(dòng)物集中在中下層部分。不同動(dòng)物類型中膜翅目仍為優(yōu)勢(shì)類群。

2.3 土壤大型動(dòng)物生物多樣性

由表7可知，與第一年情況一致，豬糞商品有機(jī)肥處理的土壤動(dòng)物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)最高，為1.83。純化肥處理的Pielou’s均勻度指數(shù)最高，為1.00，因?yàn)樗鼉H有2個(gè)類群，豬糞商品有機(jī)肥處理Pielou’s均勻度指數(shù)次之，為0.94。商品有機(jī)肥處理的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou's均勻度指數(shù)分別是空白處理的4.07和1.45倍，商品有機(jī)肥處理的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)是純化肥處理的2.65倍，商品有機(jī)肥的個(gè)體數(shù)和類群數(shù)也較高?？瞻滋幚淼亩鄻有灾笖?shù)和均勻度指數(shù)最低，分別為0.45和0.65。3種有機(jī)肥的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都比空白處理高?？瞻滋幚砗图兓侍幚淼膫€(gè)體數(shù)和類群數(shù)較低。僅施用純化肥作為肥料會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)，破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致生物多樣性降低。

3 結(jié)論

甘薯田塊不同施肥處理下土壤含水率不同，空白處理和純化肥處理的土壤含水率從上到下呈升高趨勢(shì)，有機(jī)肥處理的含水率最高值出現(xiàn)在0～5和>5～10 cm土層，墾造耕地上連續(xù)2年有機(jī)肥的投入改善了土壤的物理結(jié)構(gòu)，增加了蓄水能力。

在甘薯生長(zhǎng)過(guò)程中調(diào)查了不同施肥處理下土壤大型動(dòng)物情況，第二年甘薯地捕獲到膜翅目、革翅目、半翅目、蜘蛛目、山蛩目、寡毛目、等翅目、鞘翅目8個(gè)類群的大型動(dòng)物，各處理中空白與純化肥處理的動(dòng)物數(shù)量與第一年相比明顯減少，純化肥處理分布在0～10 cm的土層處，豬糞商品有機(jī)肥與羊糞有機(jī)肥大部分集中在0～5與>10～15 cm的土層處，而菌渣有機(jī)肥與空白處理土壤的大型動(dòng)物集中在土壤中下層。

第二年除純化肥處理外，其他處理表層土壤中動(dòng)物數(shù)量依然不少，但已開(kāi)始趨向于向中下部活動(dòng)，雖然不少土壤大型動(dòng)物喜歡生活在土壤表層，但有機(jī)肥的友好環(huán)境讓他們活動(dòng)空間開(kāi)始向更深處發(fā)展，其垂直分布情況可能與土壤含水率、pH及養(yǎng)分含量有關(guān)，各肥料處理不同動(dòng)物類型中膜翅目仍為優(yōu)勢(shì)類群。

土壤大型動(dòng)物多樣性分析結(jié)果表明商品有機(jī)肥處理的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)較高，3種有機(jī)肥處理的個(gè)體數(shù)和類群數(shù)比空白處理和純化肥處理高，3種有機(jī)肥的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都比空白處理高?？瞻滋幚砗图兓侍幚淼膫€(gè)體數(shù)和類群數(shù)最低，土壤貧瘠或施用化肥影響土壤的生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致生物多樣性減少。其生物多樣性的表現(xiàn)與最終甘薯產(chǎn)量也一致，各施肥處理中豬糞商品有機(jī)肥處理的產(chǎn)量最高，化肥處理的產(chǎn)量最低，所以有機(jī)肥料的施用可提高生物多樣性，有利于農(nóng)業(yè)的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

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