长江中下游稻-麦轮作区土壤食物网：结构、功能及对施肥的响应

农田生态系统中，各种土壤生物相互作用形成土壤食物网，在土壤过程中起着重要作用。但在农业生态系统中，由于过度依靠肥料等外部投入，系统内部这种主要由土壤生物所带来的潜力往往被忽略，同时过度投入造成的农田环境及增产瓶颈等问题也日益突出。本项目依托农业部黄棕壤生态环境重点野外科学观测站，以长江中下游典型农业生态系统小麦-水稻为研究对象，通过田间调查，确定稻-麦种植模式下土壤食物网的结构，并根据食物网模型计算出食物网整体及其功能群在土壤N矿化中的作用，同时了解使用有机肥、无机肥及有机-无机肥对食物网的影响，力求最大的发挥土壤系统自身的生物功能，减少外部投入，降低农业污染，提高农田生态系统可持续性。

土壤生物相互作用形成土壤食物网，在维持生态系统生产力和保护土壤健康等方面起着重要作用。但现代农业中，化肥等外部投入已经部分替代了土壤食物网的功能，但也造成一系列的环境问题。为了协调作物高产与环境保护的利益，需要明确施肥对土壤食物网结构和功能的影响。本项目依托长江中下游黄棕壤稻麦轮作区31a长期定位试验，以不施肥为对照（CK），研究长期施用有机肥（M）、化肥（NPK）及有机无机肥（MNPK）对稻麦轮作区1）土壤食物网各功能群数量、生物量或多样性；2）土壤食物网结构；3）土壤食物网碳氮矿化功能的影响。试验取样四次，2010-2012年重复2年，主要结果如下：.1）试验共检出18个功能群，分属于碎屑、根系、微生物、原生动物、线虫、微节肢动物及蚯蚓等土壤生物。长期施肥对地下根系生物量碳、活性有机碳和难降解有机碳的影响的排序为MNPK>M>NPK>CK；对细菌、真菌、鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫、食细菌线虫、植物寄生线虫、杂食性线虫、螨等功能群丰度或生物量碳的影响排序为MNPK,M>NPK>CK，其中M和NPK之间互有高低。施肥均提高了跳虫丰度和生物量碳，但彼此之间差异不明显。M及MNPK处理尤其是MNPK能显著提高蚯蚓生物量，但NPK处理对蚯蚓生物量则没有一致的影响。.2）PLFA 和线虫区系分析结果表明，相较于CK处理，M和MNPK处理下促使土壤微生物和线虫群落更加复杂，但两处理之间差异不明显。NPK处理对也能促使土壤微生物群落和线虫群落更复杂，但效果不如M和MNPK明显。.3）18个功能群可以划分至四个营养级。第一、第二营养级的生物量排序为M>MNPK>NPK>CK。比较各施肥处理食物网连通度及链接数，表明各施肥条件下食物网复杂程度为M>MNPK>NPK>CK。 .4）利用食物网模型模拟土壤碳矿化，四个处理碳矿化率大小排序为MNPK>M>NPK>CK。细菌对土壤碳矿化的贡献最大，其次为真菌。对氮表现为一种固持作用，固持氮量大小排序为MNPK>M>CK>NPK。