黄土高原不同耕作制度下土壤动物多样性的变化机制研究

土壤动物直接参与了物质循环的原始过程，对促进土壤有机质的分解、维护和改善土壤生态系统的物理化学特性、维持生物的种群繁衍等起着极为重要的作用。长期不合理的土地利用使土壤生物多样性锐减，对土地资源的持续利用带来了困难。土壤动物能够反应环境的细微变化，是评价土壤质量的理想指标。本项目将主要研究黄土高原不同种植制度及土地利用强度与土壤动物多样性变化的关系，探索主要土壤动物对土壤生态系统的影响规律，建立应用土壤动物作为评价土壤质量的指标体系。对于指导合理利用土地，保护和恢复土壤生物多样性具有重要理论价值和广阔的应用前景。

研究黄土高原不同种植制度及土地利用强度与土壤动物多样性变化的关系，对于指导合理利用土地，保护和恢复土壤生物多样性具有重要理论价值和广阔的应用前景。通过3年的系统研究，完成了研究计划中的全部内容，取得了以下主要成果。.研究明确了传统耕作法、免耕法、耕作覆草、免耕覆草麦田，免耕小麦—大豆—玉米轮作、免耕小麦—玉米轮作、苜蓿连作以及退耕休闲等不同轮作系统和耕作方式对土壤理化性质及土壤动物多样性的影响规律。各种耕作方式均以线虫、跳虫和螨类等小型动物为优势类群，蚯蚓、蚂蚁、金针虫、蛴螬、象甲、隐翅甲、步甲等为常见类群。不同种植制度对优势土壤动物的个体数量具有显著影响，传统小麦连作田螨类、线虫和跳虫的种群数量均大于免耕小麦连作田。通过覆草、轮作和种植苜蓿可以提高土壤中有机质和全氮等含量，影响线虫、螨类和跳虫等优势土壤动物的种群数量，表明这3类土壤动物对耕作方式的改变敏感，可以作为土壤指示动物。.不同耕作方式和利用强度的土壤动物群落多样性存在显著差异。苜蓿连作田的土壤动物多样性指数和均匀性指数均高于其他几种耕作制度，传统小麦连作的多样性指数和均匀性指数最低，轮作能增加土壤动物的多样性和均匀度。土壤动物群落随着退耕年限的增加由简单向复杂化演变，其多样性指数与退耕年限呈正相关。.重金属污染对土壤动物的群落多样性和种群数量具有显著影响。重金属污染田土壤动物的优势类群是螨类和跳虫，两类无脊椎动物具有较强的耐污染能力。土壤重金属污染程度与土壤动物群落多样性和种群数量具有极显著的负相关性，分别建立了土壤重金属综合污染指数、镉污染指数和砷污染指数与群落多样性指数、螨类和跳虫种群数量的回归模型，表明土壤动物群落多样性指数和螨类、跳虫的种群数量可以指示土壤重金属污染程度。.蚂蚁活动对土壤中细菌、真菌和放线菌的种群数量均有显著影响，同一种耕作方式蚁穴区的3种土壤微生物均显著高于非蚁穴区，免耕田的3种土壤微生物均显著高于传统耕作田。尽管免耕田和传统耕作田的土壤pH值以及有机质、全氮、全磷、水含量等指标均没有显著差异，但蚁穴区的pH值均显著低于非蚁穴区，有机质、全氮、全磷含量以及含水量均显著高于非蚁穴区，表明蚂蚁活动能够显著增加土壤有机质及氮、磷等养分含量，提高土壤持水能力，达到改良土壤的效果。