保护性耕作对地表节肢动物群落的影响——以临汾市城隍村为例

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保护性耕作是指对农田进行少免耕,从而减少人为操作对土壤的影响,改良土壤结构、减少土壤侵蚀、提高经济作物产量的耕作方式。地表节肢动物的生命活动可以影响土壤的理化性质,其生命活动受到土壤理化性质,水肥气热等各种因素的共同影响。同时,地表节肢动物也可以反映农田的土壤质量和生态系统的稳定性。山西省地处黄土高原,是我国中部的能源大省,水土流失和土壤污染现象都比较严重。人们已经通过实施少免耕等保护性耕作措施改善耕地的问题。通过研究保护性耕作试验区地表节肢动物的群落特征不仅可以反映当地的土壤恢复情况,而且可以为农田生态系统的病虫害防治和经济作物的增产提供数据支持。本研究于2020年10月在山西省临汾市底张镇城隍村保护性耕作试验基地选取24年免耕(24y-NTCS)、28年免耕(28y-NTCS)、24年固定道保护性耕作(24y-NTCN)、28年传统耕作(28y-TC)、24年传统耕作(24y-TC)作为实验组,选取荒草地(CK)作为对照组,采用陷阱法捕捉不同生境的地表节肢动物,对不同生境地表节肢动物群落的种群密度、类群数、多样性和相似性特征进行对比分析。采用RDA冗余分析和Pearson回归分析地表节肢动物与土壤理化性质的关系。得出以下的研究结论:(1)试验田6个生境60个陷阱共捕获地表节肢动物4524只,隶属于6纲17目40科。28年免耕的生境中,共捕获节肢动物1247只,隶属29科,占此次实验捕获节肢动物的27.56%。在24年免耕的生境中,共捕获节肢动物953只,隶属于26科,占此次实验捕获节肢动物的21.07%。在24年固定道保护耕作共捕获地表节肢动物718只,隶属于21科,占此次实验捕获节肢动物的15.87%。在24年传统耕作生境共捕获节肢动物483只,隶属于11科,占此次实验节肢动物捕获的10.68%。在28年传统耕作生境共捕获节肢动物449只,隶属于18科,占此次实验捕获节肢动物的9.92%。对照组荒草地共捕获节肢动物674只,隶属于24科,占此次实验捕获地表节肢动物的14.90%。保护性耕作地表节肢动物群落呈现数量多,种类多的特点,传统耕作则呈现数量少,种类少,优势度高的特点。这表明保护性耕作显著提高了小麦地地表节肢动物种群密度和类群数。(2)28年免耕和24年免耕的sorenson相似性指数较高,群落结构极相似。28年免耕和荒草地,24年免耕和荒草地种群结构中等为相似。从总体上看保护性耕作,传统耕作与荒草地的地表节肢群落都较为相似。Shannon-Weiner多样性指数(H’)的大小排序为28年免耕>24年免耕>荒草地>24年固定道免耕>28年传统耕作>24年传统耕作。Margalef丰富度指数的大小排序依次为24年免耕>28年免耕>荒草地>24年固定道免耕>28年传统耕作>24年传统耕作。Simpson优势度指数的大小排序为24年传统耕作>28年传统耕作>24年固定道免耕>28年固定道免耕>荒草地>24年免耕。Pielou均匀度指数各耕作模式下没有显著差异。从群落多样性看,传统耕作模式下地表节肢动物优势度指数最高,而保护性耕作多样性指数,丰富度指数均显著高于传统耕作。保护性耕作处理下土壤p H、含水量、有机质、全氮、有效磷、速效钾与传统耕作均存在一定差异。土壤环境因子与地表节肢动物多样性指数的相关分析表明土壤含水量(SWC),土壤有机质(SOM)是影响地表节肢动物群落的主要因素。土壤含水量和土壤有机质含量越高的生境,地表节肢动物的数量就越多。保护性耕作下土壤含水量、机质含量均高于传统耕作,而在免耕条件下土壤含水量和有机质含量又明显高于固定道免耕,这说明免耕是最有利于小麦地地表节肢动物的生存和繁衍的耕作方式。(3)保护性耕作处理下土壤p H、含水量、有机质、全氮、有效磷、速效钾与传统耕作均存在一定差异。土壤环境因子与地表节肢动物多样性指数的相关分析表明土壤含水量(SWC),土壤有机质(SOM)是影响地表节肢动物群落的主要因素。土壤含水量和土壤有机质含量越高的生境,地表节肢动物的数量就越多。保护性耕作下土壤含水量,机质含量均高于传统耕作,而免耕下土壤含水量和有机质含量又高于固定道免耕,这说明免耕是最有利于小麦地地表节肢动物的生存和繁衍的耕作方式。(4)28年免耕模式的地表节肢动物的数量、类群数、Shannon-Weiner多样性指数均高于24年免耕。28年免耕土壤的含水量、土壤全氮含量也高于24年免耕。这说明在相同的保护性耕作模式下免耕时间越长,对土壤理化性质的改善作用越强,对地表节肢动物群落的积极影响也越明显。
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