浅析培肥措施对中国农田土壤动物群落的影响

    耿云灿 董炜华 李晓强 王海涛 翟丽华

    【摘? ?要】 本文总结了国内当前研究较多的培肥措施（单施无机肥、单施有机物料、无机肥与有机物料配施）对农田土壤动物群落的组成、多样性及结构的影响。结果表明无机肥与有机物料配施比单施化肥更有利于土壤动物数量的增加;营养均衡、施有机肥或有机无机配施更有利于保持土壤动物多样性;土壤动物多样性可指示有机质含量变化、土壤结构状况等肥力特征;土壤动物存在表聚性和时间变化特征。今后可加强生物菌肥等环境友好型肥料利用及对土壤动物群落影响研究，为促进农业可持续生产提供一定理论依据。

    【关键词】 培肥措施;中国农田;土壤动物群落

    中图分类号：S365? ? ? ? ? ? ? ?文献识别码：A? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：2096-1073（2020）09-0054-55

    A Brief Analysis of the Effects of Fertilizing Measures on Soil Fauna

    Communities in Farmland in China

    GENG Yuncan1， DONG Weihua1*， LI Xiaoqiang1， WANG Haitao1， ZHAI Lihua2

    （1.College of Geographic Science， Changchun Normal University? ?Changchun， Jilin? ?130032; 2.Changchun No. 48 Middle School? ?Changchun， Jilin? ?130032）

    [Abstract] In this paper， the effects of fertilizing measures （inorganic fertilizer only， organic material only， inorganic fertilizer combined with organic material） on the composition， diversity and structure of farmland soil animal community were summarized. The results showed that the combination of inorganic fertilizer and organic material was more beneficial to increase the number of soil animals than the single fertilizer. Balanced nutrition， organic fertilizer or organic and inorganic fertilizer is more conducive to the preservation of soil animal diversity; Soil animal diversity can indicate fertility characteristics such as organic matter content change and soil structure status. Soil animals have the characteristics of surface aggregation and time variation. In the future， we can strengthen the utilization of bio-bacterial fertilizer and other environmentally friendly fertilizers and its influence on soil animal community， so as to provide some theoretical basis for promoting sustainable agricultural production.

    [Key words] fertilizing measures; Chinese farmland; soil fauna community

    1? 引言

    土壤動物是土壤养分的制造者，其类群或群落组成等差异能够反映土壤生态系统中环境的变化[1]。目前人们为提高土壤肥力采取不同培肥措施，对土壤动物的群落结构及多样性产生很大影响。当前大部分培肥以无机肥、有机物料或无机有机物料配施为主。培肥的影响更多关注于对土壤理化性质、微生物以及作物产量的影响及不同体型土壤动物如大型土壤动物（蚯蚓、白蚁等）、中型土壤动物（螨类、跳虫等）和小型土壤动物（线虫、原生动物等）对不同培肥措施的响应研究[2 -6]。

    本文总结了国内当前研究较多的培肥措施（单施无机肥、单施有机物料、无机肥与有机物料配施）对农田土壤动物群落的组成、多样性及结构的影响。土壤动物的丰度、多样性和活动有助于农业可持续生产的土壤物理和化学过程。通过相关研究的综合分析对于充分利用土壤动物特征为农田的科学、精准培肥措施提供一定理论参考。

    2? 培肥对土壤动物群落组成的影响

    在低肥力农田中，只施加化肥随施肥量增加会导致蚯蚓数量增加，这可能与施化肥后有利于植物的生长，为其提供更多的食物来源有关，但在其他肥力农田中，大部分研究发现单施化肥会抑制大型土壤动物数量。无机物与有机物料合理配施有利于蚯蚓繁殖，说明有机物料与化肥的配施，可以提高土壤生物活性，有利于土壤肥力的形成。施用有机肥促进蚯蚓数量增加，趋势随着时间的增加更明显[2]。

    多数研究表明化肥与有机物料配施有利于中小型土壤动物个体数的增加，效果优于单施化肥，但类群数可能增加、减少或无变化。个体数增加的原因可能是秸秆施入能够疏松土壤，为动物提供更大的生存空间;土壤动物碎裂有机物质，增加了其比表面积，促进微生物生长，以真菌、细菌以及植物凋落物碎屑为食螨类和弹尾目类增加[3-5]。此外，有机肥对中小型土壤动物数量的增长优于无机肥，有机肥和无机肥对中小型土壤动物的不同类群影响也不同，如高比例的无机氮有利于根生物量的产生，刺激植食性群落的增长，同时，有机肥则更有利于腐食性群落的增加。

    相关研究已证明土壤动物的数量变化可指示一定的肥力特征。土壤蚯蚓、甲螨和线虫个体数能反映有机质含量的变化。中小型土壤动物优势类群和常见类群的个体数与土壤有机质、全氮、速效钾、速效磷和含水量关系较密切[2-6]。但量化土壤肥力综合指标不能只依据土壤动物数量和类群的变化，还需结合微生物活性、土壤理化性质等进行综合分析。

    3? 培肥对土壤动物群落结构的时空影响

    土壤动物群落的种类和数量存在时间变化特征，最大值一般出现在7-9月。秸秆及有机肥在水热条件较好的时期提高了土壤微生物对有机肥和秸秆的分解速率[2]，有利于土壤动物多样性。也有研究表明不同取样时间中型土壤动物各指标差异均不显著，这可能与实验时间长短有关[7]。

    相关研究表明土壤动物的种类和数量从地表向下逐渐减少，即表聚性。这与地表和地下有机质含量、土壤水分等的垂直分布密切相关。0～5cm、5～10cm土层中土壤动物分布均占优势，土壤动物平均密度具表聚性[8]。土壤动物对水分具有依赖性，不同施肥处理土壤动物平均密度具表聚性。中小型土壤动物在不同月份间其个体数和类群数都有明显的表聚性，在7月较明显，该月水热条件有利于秸秆和有机肥的分解并為其提供充足的食物[3]。

    4? 培肥对土壤动物群落多样性的影响

    分析土壤动物群落多样性大小时常用Shannon-Weiner多样性指数、Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数等作为指标。多样性的各项指标可以表征一定的土壤肥力，如营养是否均衡、土壤结构状况、食物是否充足等。研究表明NPK、有机肥或两者合理配施更有利于保持土壤动物多样性，因增加了有机质、营养均衡，且使土壤理化性质变得更利于其生存。秸秆还田多样性指数和均匀度指数最高，因秸秆能够降低土壤容重，增加湿度，提供充足食物;有机肥处理下优势度指数增加，原因为腐食性土壤动物的主要食物来源的增加。可见，施用有机肥的多样性指标变化存在差异。

    不同指数的对不同物种变化的敏感程度可针对性地表征土壤肥力的变化，如表征线虫群落多样性对化肥投入产生的反应更适宜用Shannon多样性指数、丰富度指数[4]。但目前针对不同培肥多样性指标的变化的原因还无确定性的结论，如何从数据或模型中得出确定性原因有还需加强研究。

    5? 展望

    5.1? 加强生物菌肥等环境友好型肥料利用研究

    施用化肥、有机肥会对环境造成不同程度的污染，因此急需寻找环境友好型肥料，如生物菌肥。生物菌肥是由有益微生物发酵而成的新型无污染肥料，可提高土壤理化性质和作物的品质。目前国内关于生物菌肥对土壤酶活性和微生物的研究较多，但关于这些微生物数量的变化间接造成的土壤动物类群或数量的影响还需加强研究，以更全面地反映生物菌肥对整体土壤生物的影响。

    5.2? 加强培肥对土壤动物深层机制影响研究

    当前研究基本包括培肥对土壤动物多样性特征指标的影响，但对其影响结果的原因往往是不明确的，关于培肥是如何改变土壤动物数量及多样性等深层机制的研究较少。比如化肥配施有机物料，它可以通过直接提供了食物来源，也可以间接的通过改变土壤理化性质影响微生物使得土壤动物发生变化，确定了主导因素，我们才能重点调控某一过程，向有利于土壤动物多样性的方向发展。我们可建立模型找到潜在的因果关系，但模型的使用也有严格的限制，所以如何选择合适的模型需要注意。可以借助同位素标记或其他手段追踪，从更微观的角度找到主导因素，制定合理的培肥措施。

    参考文献：

    [1] 尹文英.土壤动物学研究的回顾与展望[J].生物学通报，2001（08）：1-3.

    [2] 乔玉辉，曹志平，王宝清，等.不同培肥措施对低肥力土壤生态系统蚯蚓种群数量的影响[J].生态学报，2004（04）：700-705.

    [3] 王文东，红梅，赵巴音那木拉，等.不同培肥措施对黑土区农田中小型土壤动物群落的影响[J].应用与环境生物学报，2019，25（06）：1344-1351.

    [4] 梁文举，张万民，李维光，等.施用化肥对黑土地区线虫群落组成及多样性产生的影响[J].生物多样性，2001（03）：237-240.

    [5] 吴宪，张婷，孔云，等.配施有机物料对华北小麦-玉米轮作体系土壤节肢动物的影响[J].生态学杂志，2019，38（12）：3689-3696.

    [6] 林英华，朱平，张夫道，等.吉林黑土区不同施肥处理对农田土壤昆虫的影响[J].生态学报，2006（4）：1122-1130.

    [7] 叶成龙，刘婷，张运龙，等.麦地土壤线虫群落结构对有机肥和秸秆还田的响应[J].土壤学报，2013，50（05）：997-1005.

    [8] 罗熳丽，兰琴，王戈，等.施肥对农田土壤动物群落结构的影响[J].浙江农业学报，2019，31（6）：946-954.

    （编辑：赫亮）