贝加尔针茅退化草地土壤线虫群落对围封和施氮的响应

论文摘要

线虫（nematode）是土壤中最为丰富的无脊椎动物,占据土壤食物网多个营养级,参与有机质分解和养分循环过程,对于维持土壤生态系统稳定具有重要意义。此外,土壤线虫还是一种重要的指示生物。近几十年来,随着人口不断增加和全球气候变化（global climate change）的加剧,世界各地的草地发生了不同程度的退化（degradation）。围栏封育（enclosure）和施氮（nitrogen addition）是应用较为广泛的退化草地恢复措施,两者均能够通过改变植物群落和土壤环境而影响土壤线虫群落。目前,关于围封和施氮对土壤线虫的影响均有研究,而两者交互作用对土壤线虫的影响及其作用机制尚缺少研究。本论文以呼伦贝尔贝加尔针茅退化草地为研究对象,通过围封和施氮的控制实验,研究了退化草地恢复过程中土壤理化性质、植物群落特征和土壤线虫群落的变化规律,以及土壤和植被对土壤线虫的调控作用,获得的主要研究结果与结论如下:（1）本研究发现,贝加尔针茅退化草地土壤线虫共有88个属,隶属于15个科,其中植食性线虫（Plant parasite）27个属,食真菌线虫（Fungivores）11个属,食细菌线虫（Bacterivores）29个属,捕食-杂食性线虫（Predators/Omnivores）21个属。土壤线虫个体平均密度为206（条/100 g干土）。在呼伦贝尔退化草地土壤线虫中,优势属为丽突属（Acrobeles）;常见属有拟丽突属（Acrobeloides）、绕线属（Plectus）等21个属;稀有属有具脊垫刃属（Coslenchus）、膜皮属（Diphtherphora）等66个属。（2）围封和施氮在不同退化程度的草地对土壤线虫多度和多样性的作用有差异。在轻度退化样地,围封和施氮对线虫多度和多样性均无显著影响。在中度退化样地,围封显著增加线虫丰富度和香农-威纳多样性。在重度退化样地,施氮和围封以及两者共同作用都显著增加线虫多度以及捕食杂食类线虫多度,线虫总多度在围封处理下由154（条/100 g干土）增加到216（条/100 g干土）。围封和施氮对土壤线虫的营养类群多样性指数（TD）有明显的交互作用,并且围封+施氮处理使其显著降低,表明土壤线虫群落营养结构趋于简单。（3）施氮和围封对土壤线虫功能指数的影响在草地不同退化阶段存在差异。在轻度退化样地,施氮和围封对线虫功能指数均无显著影响。在中度退化样地,围封和施氮对土壤线虫的瓦斯乐斯卡指数（WI）有明显的交互作用,围封+施氮处理使其显著增加。在不同退化程度各处理中,瓦斯乐斯卡指数大于1,表明围封和施氮降低了植食性线虫所占的比例,土壤不容易受到植食性线虫的感染,植被健康状况良好。在重度退化样地,土壤线虫的基础指数（BI）在围封处理下均有升高的趋势,表明在排除放牧压力后,土壤受外界扰动的程度变小,土壤健康状况趋于稳定。围封和施氮对土壤线虫通路比值（NCR）、结构指数（SI）、富集指数（EI）、成熟度指数（MI）、植物寄生线虫指数（PPI）均无显著作用。（4）施氮和围封对土壤理化性质和植物群落的影响在中度退化样地作用最弱。在轻度退化草地,施氮显著降低土壤pH,围封显著增加土壤总碳含量,施氮+围封显著提高土壤电导率、铵态氮和硝态氮含量以及植物地上生物量。在中度退化样地,施氮和施氮+围封显著增加土壤铵态氮含量。在重度退化样地,施氮显著降低土壤pH,施氮和施氮+围封显著增加土壤硝态氮和铵态氮含量,施氮、围封和施氮+围封都能显著降低植物物种丰富度和多样性。（5）土壤环境和植物群落对线虫的影响随着退化程度的加重由有利作用转变为不利作用。在轻度退化样地,土壤线虫总多度与土壤总有机碳含量正相关,并且土壤营养类群多样性与植物多样性正相关,而在重度退化样地植食性线虫多度与土壤铵态氮含量负相关。因而,在轻度退化草地,土壤有机质和植物多样性的改善有助于提高线虫多度和多样性;在中度退化草地,土壤线虫不受土壤和植被的影响;在重度退化草地,施氮导致的铵毒害作用对土壤线虫产生不利影响。综上所述,本研究阐明了围封和施氮在草地恢复过程中对土壤线虫群落特征的作用规律,发现施氮和围封对土壤线虫的作用在草地不同退化程度存在差异。在轻度退化草地施氮和围封对土壤线虫无显著作用,在中度退化草地围封显著增加线虫多样性,而在重度退化草地施氮和围封能够增加线虫多度,但降低线虫营养类群多样性。此外,土壤理化性质和植物群落特征对土壤线虫的影响由有利作用转变为不利作用。本研究有助于揭示退化草地恢复机理,并为草原的可持续发展提供理论指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究现状
•     1.2.1 草地退化及恢复
•     1.2.2 土壤线虫生态功能及其指示作用
•     1.2.3 围封对土壤线虫的作用
•     1.2.4 氮素对土壤线虫的影响
•   1.3 存在问题
•   1.4 研究目的和意义
• 第二章 研究区域与研究方法
•   2.1 研究区域
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 气候条件
•     2.1.3 土壤特征
•     2.1.4 植物种类
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 实验设计与处理
•     2.2.2 取样方法
•     2.2.3 土壤理化性质测定
•     2.2.4 土壤线虫的提取、鉴定及计算方法
•     2.2.5 数据处理与统计分析
• 第三章 结果与分析
•   3.1 土壤线虫的群落特征
•     3.1.1 线虫种属组成分析
•     3.1.2 线虫c-p类群组成
•     3.1.3 线虫多度
•   3.2 土壤线虫的多样性和群落特征指数
•     3.2.1 线虫的物种丰富度
•     3.2.2 线虫的均匀度
•     3.2.3 线虫的香农-威纳指数
•     3.2.4 线虫的辛普森指数
•     3.2.5 线虫的营养多样性指数
•     3.2.6 线虫通路比值
•     3.2.7 线虫的瓦斯乐斯卡指数
•     3.2.8 线虫的基础指数
•     3.2.9 线虫的结构指数
•     3.2.10 线虫的富集指数
•     3.2.11 线虫的通路指数
•     3.2.12 线虫的成熟度指数
•     3.2.13 植物寄生线虫指数
•   3.3 植物群落的特征
•     3.3.1 地上生物量
•     3.3.2 植物物种丰富度
•     3.3.3 植物多样性
•   3.4 土壤的理化性质
•     3.4.1 土壤含水量
•     3.4.2 土壤pH值
•     3.4.3 土壤电导率
•     3.4.4 土壤总碳
•     3.4.5 土壤有机碳含量
•     3.4.6 土壤总氮含量
•     3.4.7 土壤铵态氮含量
•     3.4.8 土壤硝态氮含量
•   3.5 植物群落特征和土壤理化性质对土壤线虫群落的调控作用
• 第四章 讨论
•   4.1 围封对土壤线虫群落特征的影响
•   4.2 施氮对土壤线虫群落的作用
•   4.3 围封和施氮对土壤线虫群落特征的交互作用
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王蕊蕊

导师: 王德利,刘鞠善

关键词: 土壤线虫,指示作用,围封,施氮

来源: 东北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

单位: 东北师范大学

基金: 国家重点研发计划项目:北方草甸退化草地系统性恢复机理及技术基础(编号2016YFC0500602),国家自然科学基金面上项目:氮沉降背景下枯落物对松嫩草地植物多样性及稳定性的作用机制(编号 31770520)

分类号: S812.2

总页数: 74

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