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土壤动物是陆地生态系统的重要组成部分,在耕作生态系统中,土壤动物数量巨大,种类丰富,是耕作生态系统物质循环的重要参与者。近年来,关于耕作生态系统的土壤动物研究受到广泛关注。黑土是我国东北地区主要的农业土壤类型,是一种自然肥力高、富含有机质且适于耕作的土壤。黑土区是我国重要的粮食主产区和商品粮基地,但近年来由于不当的耕作方式,黑土质量不断退化。为此,对耕作黑土区的土壤动物群落结构与功能展开研究不但可以丰富土壤动物生态学的研究内容,也可以为优化耕作黑土可持续利用的管理方式提供科学依据。 本文以松嫩平原耕作黑土为研究对象,由东南至西北选择五个典型黑土耕作区(市县)作为研究样点,采用野外调查与室内实验相结合的方法,对土壤动物群落时空分布特征及其影响因素展开了研究。同时,以海伦市为依托,采用五种不同样地处理方式,三种规格分解袋、两种秸秆进行秸秆还田,考察了土壤动物对不同秸秆还田方式的响应及其在秸秆分解中的作用功能,并确定较优的秸秆还田方式。 通过对松嫩平原土壤动物群落结构特征研究表明:不同采样地的土壤动物群落结构存在差异。而且,距离较远的样地土壤动物群落差异较大。但所有样地都至少存在甲螨亚目、前气门亚目和节跳虫科中的一种。这说明在松嫩平原耕作黑土区,甲螨亚目、前气门亚目和节跳虫科具有普遍适应性。研究表明:季节变化对土壤动物影响明显,研究区域内,土壤动物个数、土壤动物均匀性指数与土壤动物优势度指数随着时间变化起伏较大,土壤动物类群数相对稳定。3个取样时间段内,对于中小型土壤动物8月份最适宜生存,各项土壤动物特征指标较高。另外,从不同采样区域土壤动物来看,土壤动物个数在不同月份不同样地变化趋势不同。在垂直分布上,中小型土壤动物个体数和类群数总体上是随土壤深度增加而减少。同时,土壤动物垂直分布特征受不同样点,不同季节时间的生境影响。而且,土壤动物群落的分布特征和土壤理化性质有密切的关系,土壤环境的pH、全氮与全磷对土壤动物群落影响最为密切,中小型土壤动物个数、均匀性指数、丰富度指数、密度与土壤理化性质关系最密切。 典型耕作黑土区秸秆自然还田过程中土壤动物响应特征研究表明:秸秆处理后,对环境反应相对敏感的中小型土壤动物,多样性指数与均匀性指数都高于对照样地,微生物与秸秆配比还田的样地A中,土壤动物每个特征指标都较高。对环境中相对稳定存在的大型土壤动物分析来看,微生物与秸秆配比还田的样地A中土壤动物的个数、类群、多样性指数、丰富指数、密度在样地A中都是最高的,这表明该秸秆还田方式相对肥力较好,有利于提高土壤微生物活性,促进土壤养分循环,有利于耕作黑土中的土壤动物生存。同时,研究发现:不同秸秆还田方式对大型土壤动物个数、大型土壤动物密度、大型土壤动物类群数、隐翅甲科类群、步甲科类群、中小型土壤动物密度、土壤动物个数、甲螨亚目动物类群、节跳虫科类群、前气门亚目类群影响较大,这些指标是耕作黑土中对秸秆还田方式反应的敏感土壤动物指标,今后,可以针对这些土壤动物指标进行量化研究,作为考察耕作黑土秸秆还田肥力效应的评价指标。 耕作黑土秸秆还田网袋实验研究表明:不同网袋还田秸秆分解过程中土壤动物群落存在差异,样地处理方式与网袋交互作用、样地处理方式与年份交互作用对网袋中土壤动物群落影响最显著,网袋中土壤动物受土壤理化性质影响也较大,土壤环境的碳氮比、总有机碳、有机质、总氮对网袋中土壤动物群落影响较大。在秸秆分解过程中,土壤动物具有明显的促进作用,无论是土壤动物的个数、类群都与秸秆分解率正相关,大型土壤动物贡献率逐渐增强,中小型土壤动物贡献率较为稳定。大型土壤动物贡献率高于中小型土壤动物贡献率。另外,结合玉米和大豆秸秆分解率结果说明:在加入适当的配比玉米或大豆秸秆与微生物催腐剂的样地A中,尽管土壤动物贡献率不是最高的,但秸秆累积分解率是最高的,表明样地A条件下微生物作用效果更明显,土壤动物与微生物复合作用对秸秆分解更有效,因此,样地A还田方式为较优的秸秆还田方式。今后在秸秆还田中应采取适当的处理的方式提高土壤动物的数量与丰度。同时,也要针对秸秆还田过程中土壤动物与微生物的相互作用以及对秸秆分解的复合作用展开深入研究,以明晰二者作用的机理,为提高秸秆分解速率提供理论与技术支持。