黑土免耕秸秆覆盖对土壤动物群落组成及多样性的影响

Soil fauna are important component of farmland ecosystem, due to their important roles in nutrient cycling and energy flow. Straw coverage and no-tillage as protective farming measures may affect soil physicochemistry characteristic and soil fauna communities. However, our knowledge of the influence of straw coverage and no-tillage on soil fauna community composition and diversity remains limited. Hence, there is a need for more thorough exploration of the mechanisms underlying how protective farming management affects the soil fauna communities. In this study, an experiment of different treatments of straw coverage was setup in a farmland ecosystem in northeast of China. Soil physicochemistry characteristic and soil fauna communities were investigated in order to address the two questions: (1) the effects of different amount of straw coverage，different years of straw coverage and no-tillage on the distribution, abundance and diversity of soil fauna; (2) the relationship of soil fauna with soil environment factors in different treatments of straw coverage. Our aims of this study are to determine the underlying mechanisms of how straw coverage and no-tillage on the distribution, abundance and diversity of soil fauna. The findings may have important implications conservation of soil biodiversity and functioning in the farmland ecosystem.

土壤动物是农田生态系统的重要组成部分，在维持生物多样性，生态系统结构与功能稳定等方面具有举足轻重的作用。免耕秸秆覆盖作为保护性耕作的主要措施，能够明显改善土壤的生态环境，影响土壤动物群落组成及其多样性。本项目以松辽平原黑土农田生态系统为研究对象，调查在免耕秸秆不同覆盖条件下土壤动物群落物种组成，结构、多样性和功能群特征，测定土壤环境因子，研究免耕秸秆不同覆盖量和不同覆盖年限对土壤动物群落组成及多样性的影响；综合分析免耕秸秆不同覆盖土壤动物群落与土壤环境因子之间的关系，揭示免耕秸秆覆盖驱动的生物及非生物因子变化对土壤动物群落的影响机制，为松辽平原黑土农田生态系统生物多样性保护、有效管理及以免耕秸秆覆盖方式提供理论依据。

黑土分布区是我国重要的粮食基地。为维持土壤生态系统自身稳定和粮食生产，以少耕，免耕和作物残体覆盖为主要特征的保护性耕作在近些年被广泛接受。关于保护性耕作引起土壤环境的变化多是从土壤理化性质方面进行评价，而从生物性质方面评价却相对较少。越来越多的学者强调，土壤生物是衡量土壤质量的重要指标之一，因此开展本项研究。该项目主要研究了免耕秸秆不同覆盖量和不同覆盖频率下土壤动物群落组成及多样性特征；免耕秸秆不同覆盖量和不同覆盖频率下土壤动物功能类群特征；免耕秸秆覆盖对土壤动物群落影响的机制。重要结果如下：.1.相比常规耕作，免耕玉米秸秆覆盖支持个体数量更多，类群更丰富的土壤动物存在。秸秆覆盖量对土壤动物的影响受气候因素制约。春季，免耕秸秆覆盖量的增加可显著提高土壤动物个体数量和类群丰富度，但夏秋季则以免耕秸秆67%覆盖样地土壤动物个体和类群最为丰富。对于免耕秸秆不同覆盖频率而言，随着免耕秸秆覆盖频率的增加，支持更多种类和数量的土壤动物存在。.2.免耕玉米秸秆覆盖对大型土壤动物不同功能类群的影响存在差异。相比常规耕作，免耕秸秆覆盖利于腐食性和捕食性类群存在，而对植食性类群则无明显影响。不同秸秆覆盖量对各功能类群的影响随季节而发生变化，但不同秸秆覆盖频率对功能类群的影响季节变化不明显。.3.土壤有机质和土壤水分是影响土壤生物分布的重要因素。相对常规耕作，免耕玉米秸秆覆盖增加土壤有机质和土壤水分含量，不仅为土壤动物提供了丰富的食物资源而且提供了多样的微生境，同时减少对土壤环境的扰动，有利于土壤动物存在。.本研究揭示了黑土区免耕秸秆覆盖下土壤动物群落组成，多样性及季节变化规律，为农田土壤生态系统的健康评价、保护和可持续发展提供土壤动学论据。同时为我国其他地区研究和推广保护性耕作提供借鉴。已发表论文4篇，其中核心论文2篇。相关研究论文在结题后3年内将继续提交。