水氮控制對荒漠草原中小型土壤動物的影響

葉 賀,紅 梅,2*,趙巴音那木拉,2,霍利霞,高海燕

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水氮控制對荒漠草原中小型土壤動物的影響

葉 賀1,紅 梅1,2*,趙巴音那木拉1,2,霍利霞1,高海燕1

(1.內蒙古農業大學草原與資源環境學院,內蒙古 呼和浩特 010011；2.內蒙古自治區土壤質量與養分資源重點實驗室,內蒙古 呼和浩特 010011)

為了解模擬氮沉降和降雨變化對短花針茅荒漠草原中小型土壤動物的影響,本試驗設計主區為自然降雨(CK)、增雨30%(W)和減雨30%(R)3個水分處理,副區為0(N0),30(N30),50(N50)和100(N100)kg/(hm2?a)4個氮素處理共12個處理.研究表明:在相同的水分處理中隨著氮濃度的不斷增高,表層土壤中中小型土壤動物的個體密度呈先上升后下降趨勢.W-N30處理下中小型土壤動物個體密度高于其他處理,類群數隨著氮濃度升高呈下降趨勢,減雨與過量施氮對表層土壤中中小型土壤動物個體密度具有抑制作用.短花針茅荒漠草原中小型土壤動物在土層中具有明顯的表聚特性.另外,冗余分析(RDA)表明,研究區內中小型土壤動物的優勢類群與常見類群受環境因子影響較顯著,土壤pH值、溫度、含水量、有機質和植物全C、全N、C/N對中小型土壤動物個體密度影響均較大,但短期內對類群數的影響不顯著.當短花針茅荒漠草原面臨全球變化時,隨著氮沉降量逐漸增加,表層土壤中中小型土壤動物個體密度先逐漸增加,當達到不同水分條件下氮濃度閾值時,則對表層土壤中中小型土壤動物產生抑制作用.

荒漠草原；氮沉降；降水變化；中小型土壤動物

全球變化是人類面臨的一個重大問題[1],大氣氮沉降增加和降雨格局變化作為全球變化的兩個重要現象,其導致的一系列生態問題日趨嚴重[2-3], 2010年我國氮沉降總量約為7.6×103Gg[4],氮沉降絕大部分最終將進入土壤,對陸地生態系統產生影響[5-7].自20世紀以來,全球年均降雨量增加了2%, 30°~85°N地區降雨增加尤為顯著,增加了7%~ 12%[8].內蒙古荒漠草原位于41°N,該地區氣候干燥,降雨稀少,水資源缺乏,地上、地下生物量匱乏,生態環境極其脆弱,全球氣候變化對其影響十分嚴重,同時對陸地生態系統生物鏈中最為敏感的類群之一土壤動物也具有較大影響[9-12].

土壤動物在土壤動植物殘體分解、污染物降解、土壤理化性質的進化、土壤發育與物質遷移及能量轉化等物理、化學過程方面都具有重要作用,是陸地生態系統的關鍵環節[13].研究表明,氮沉降與降雨變化通過增加植物地上生物量對土壤動物多樣性產生影響[14-15].同時,氮沉降與降雨變化還會降低植物物種豐富度,即降低植食性動物食物資源的多樣性,進而改變土壤動物的群落組成與結構[16-17].目前模擬水氮交互對中小型土壤動物影響的研究仍較少,但對荒漠草原的恢復與保護具有重要意義.本研究以內蒙古自治區烏蘭察布市四子王旗短花針茅草原為研究對象,通過設置水氮不同梯度對短花針茅荒漠草原的中小型土壤動物進行研究,在全球變化條件下為短花針茅荒漠草原生態系統平衡與生物多樣性保護提供科學依據.

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗區位于內蒙古自治區烏蘭察布市四子王旗短花針茅草原生態系統野外科學試驗基地,地理坐標41°47′N,111°53′ E,海拔1450m,研究區地處溫帶干旱、半干旱大陸性季風氣候區,歷年平均降雨量為280mm,降雨主要集中在6~9月,占全年降雨總量的70%以上,而蒸發量是降雨量的7~10倍.多年平均氣溫為3.4℃.試驗區土壤為淡栗鈣土,屬短花針茅荒漠草原地帶性植被,草地類型為短花針茅+冷蒿+無芒隱子草.建群種為短花針茅(),優勢種為冷蒿()、無芒隱子草().

1.2 試驗設計

試驗于2015年12月開始進行,采用裂區設計,主區為自然降雨(CK)、增雨30%(W)和減雨30%(R)3個水分處理,增雨試驗分別在每年5~8月的1~3日進行,通過多年對荒漠草原降雨量監測并做模型預測未來降雨量增減極限,增加量為近5a 5月(18.4%)、6月(17.0%)、7月(28.3%)、8月(36.3%)平均降雨量的30%,減雨試驗通過減雨裝置減少當地年平均降雨量的30%.副區為0(N0),30(N30), 50(N50), 100(N100) kg/(hm2?a)4個氮素處理,其中不包括大氣氮沉降,施氮處理按照施氮量換算成小區硝酸銨(NH4NO3)施用量,為能夠盡可能均勻施氮,在生長季(5~9月)每月一次,將每個小區每次施用硝酸銨的量溶于30L水中(在增雨處理之后),均勻噴灑在每個小區內,CK噴灑相同量的水,非生長季(10月~翌年4月),將每月每個小區施氮量與風干土(直徑<2mm)按肥土比1:10的比例充分混勻,在無風時以模擬干沉降的方式直接撒施.試驗共12個處理,6次重復.每個小區面積為7m×7m=49m2,各小區間設置2m隔離帶.

1.3 樣品采集與土壤動物鑒定

按照季節動態即每年4月(春季)、7月(夏季)和10月(秋季)采集樣品,其中4月為植物萌發期,7月為植物生長期,10月為植物衰落期,隨著季節更替,中小型土壤動物對氣候因子變化及不同處理會產生不同的響應.本文樣品采集于2016年7月、10月與2017年4月.取樣時,為了消除邊界效應,在每個小區中間點采用環刀(高10cm,直徑5cm)由上至下分別從0~10、10~20cm共2層土層依次取樣.中小型土壤動物采用改良Tullgren漏斗經過24h分離提取,將收集到的中小型土壤動物裝在盛有75%酒精的塑料瓶中,分類鑒定參考《中國土壤動物檢索圖鑒》[18],并在顯微鏡(Olympus CKX41)和體視顯微鏡(SZ78系列)下對標本進行鑒定,所有土壤動物鑒定到科.個體類群等級劃分為:個體數占總個體數10%以上的土壤動物類群為優勢類群,1%~10%之間的土壤動物類群為常見類群,1%以下的為稀有類群.

于2016年8月植物生長旺盛季采集植物樣品,植物C、N采用含量元素分析儀測定;地上生物量采用收割法測定,地下生物量采用漂洗法測定.2017年4月土壤動物樣品采集后,取0~20cm的混合土壤樣品1kg,作為土壤理化性質指標的測試.土壤pH值采用電位法(酸度計STARTER 2100型,土:水=1:5)進行測定;土壤有機質(SOM)采用重鉻酸鉀-容量法測定(鮑士旦,2000);土壤含水量采用烘干法測定.

1.4 數據統計與分析

采集到的中小型土壤動物個體數量換算成密度(只/m2);對土壤動物群落特征進行分析時,采用Shannon多樣性指數()、Pielou均勻度指數()、Margalef豐富度指數()和Simpson優勢度指數()進行分析[19-20].采用單因素方差分析(one-way ANOVA)對不同數據進行差異顯著性分析.采用冗余分析(RDA)對中小型土壤動物個體密度和類群數與環境因子之間進行分析.數據分析處理與作圖采用Excel 2003,SAS 9.0與CANOCO 4.5進行.

群落多樣性指數計算公式如下:

E

=

H

/In

S

(2)

D

=(

S

-1)/In

N

(3)

式中:P為第個物種的個體數占總個體數的比率;為類群數;為總個體數;n/表明各個體數占總個體數的百分數.

2 結果與分析

2.1 中小型土壤動物個體密度與類群組成

3次樣品采集共在試驗區分離得到中小型土壤動物46963.91只/m2,隸屬于節肢動物門的4綱10目46科(表1),其中彈尾綱占總個體密度的50.64%,蛛形綱占總個體密度的33.46%,昆蟲綱占總個體密度的15.54%,而唇足綱僅占總個體密度的0.36%.優勢類群為疣?科(42.86%);常見類群有等節?科、球角?科、絨螨科、矮蒲螨科、縫甲螨科、赫甲螨科、阿斯甲螨科、真羅甲螨科、禮服甲螨科、洼甲螨科、奧甲螨科、劍甲螨科、美綏螨科、厚厲螨科、厲螨科、隱翅甲科、管薊馬科、木螱科、蟻科,共19個類群,其個體密度占總個體密度的45.93%.優勢類群(42.86%)和常見類群(45.93%)個體密度占總個體密度的88.79%.其余26個類群為稀有類群,其個體密度僅占總個體密度的11.21%.以上不同類群所占比例差異較大,優勢類群和常見類群構成試驗區中小型土壤動物群落的主體.

表1 水氮控制下中小型土壤動物群落組成

續表1

群落組成個體密度(只/m2) 綱目科CKWR總計 N0N30N50N100N0N30N50N100N0N30N50N100 阿斯甲螨科84.93 (0.18)84.93 (0.18)－－169.85 (0.36)84.93 (0.18)－－84.93 (0.18)－－84.93 (0.18)594.48 (1.27) 泥甲螨科－－84.93 (0.18)－－－84.93 (0.18)－－－－－169.85 (0.36) 鮮甲螨科84.93 (0.18)－－－－－－－－－－－84.93 (0.18) 蓋頭甲螨科－－－－－－－－84.93 (0.18)－－－84.93 (0.18) 四奧甲螨科－－169.85 (0.36)84.93 (0.18)－169.85 (0.36)－－－－－－424.63 (0.9) 真羅甲螨科84.93 (0.18)169.85 (0.36)－－－169.85 (0.36)－－－－84.93 (0.18)－509.55 (1.08) 禮服甲螨科－－－－－934.18 (1.99)84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－84.93 (0.18)84.93 (0.18)1273.89 (2.71) 洼甲螨科－－84.93 (0.18)－－－－－254.78 (0.54)－－169.85 (0.36)509.55 (1.08) 麗甲螨科－84.93 (0.18)－169.85 (0.36)84.93 (0.18)－－－－－84.93 (0.18)－424.63 (0.9) 垂盾甲螨科－－－－－－－169.85 (0.36)－84.93 (0.18)－－254.78 (0.54) 奧甲螨科－84.93 (0.18)84.93 (0.18)84.93 (0.18)－－84.93 (0.18)－－84.93 (0.18)169.85 (0.36)84.93 (0.18)679.41 (1.45) 步甲螨科－－－－－－－－－84.93 (0.18)－－84.93 (0.18) 劍甲螨科－169.85 (0.36)254.78 (0.54)－84.93 (0.18)84.93 (0.18)84.93 (0.18)－－－－－679.41 (1.45) 滑珠甲螨科－－－－－－－－－84.93 (0.18)－－84.93 (0.18) 尖棱甲螨科－－－－－－－－－84.93 (0.18)－－84.93 (0.18) 單翼甲螨科－－－－－－－－－84.93 (0.18)－－84.93 (0.18) 蜱螨目-中氣門亞目美綏螨科84.93 (0.18)84.93 (0.18)84.93 (0.18)84.93 (0.18)254.78 (0.54)－－169.85 (0.36)254.78 (0.54)84.93 (0.18)－84.93 (0.18)1188.96 (2.53) 巨螯螨科－－－－－254.78 (0.54)84.93 (0.18)84.93 (0.18)－－－－424.63 (0.9) 厚厲螨科169.85 (0.36)－84.93 (0.18)254.78 (0.54)－84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－－－169.85 (0.36)849.26 (1.81) 寄螨科－－－－－－－－－84.93 (0.18)84.93 (0.18)－169.85 (0.36) 植綏螨科－－169.85 (0.36)－84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－－－424.63 (0.9) 厲螨科84.93 (0.18)84.93 (0.18)84.93 (0.18)509.55 (1.08)－84.93 (0.18)－169.85 (0.36)84.93 (0.18)84.93 (0.18)339.7 (0.72)－1528.66 (3.25) 蜘蛛目逍遙蛛科－－－－－84.93 (0.18)－－－－－－84.93 (0.18) 昆蟲綱鞘翅目叩甲科－－－－－－－－－－84.93 (0.18)－84.93 (0.18) 纓甲科－84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－－－84.93 (0.18)－－－－254.78 (0.54) 金龜甲科－84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－－－－－－84.93 (0.18)－254.78 (0.54)

續表1

群落組成個體密度(只/m2) 綱目科CKWR總計 N0N30N50N100N0N30N50N100N0N30N50N100 蟻甲科－－84.93 (0.18)－－－－－84.93 (0.18)84.93 (0.18)－84.93 (0.18)339.7 (0.72) 隱翅甲科－－84.93 (0.18)84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－84.93 (0.18)84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－509.55 (1.08) 纓翅目管薊馬科764.33 (1.63)679.41 (1.45)254.78 (0.54)339.70 (0.72)509.55 (1.08)764.33 (1.63)169.85 (0.36)169.85 (0.36)－339.7 (0.72)－169.85 (0.36)4161.36 (8.86) 等翅目木螱科84.93 (0.18)－84.93 (0.18)254.78 (0.54)－169.85 (0.36)84.93 (0.18)169.85 (0.36)－84.93 (0.18)84.93 (0.18)84.93 (0.18)1104.03 (2.35) 膜翅目蟻科－－84.93 (0.18)84.93 (0.18)－－－－84.93 (0.18)84.93 (0.18)－254.78 (0.54)594.48 (1.27) 唇足綱地蜈蚣目奧地蜈蚣科－－－－－－84.93 (0.18)－84.93 (0.18)－－－169.85 (0.36) 個體密度2802.552292.995605.104161.364076.438407.643227.183991.512462.855010.622377.922547.7746963.91 類群數14152017132112121822131446

注:括號中數據為占總個體密度的比例(%).“－”表示該土壤動物類群在處理中未被發現.

2.2 水氮控制下中小型土壤動物群落分布特征

通過3次采樣綜合分析,在不同梯度水氮控制下W-N30處理0~10cm和10~20cm土層的中小型土壤動物個體密度顯著高于其它處理(<0.05). CK-N50、W-N30和R處理N30條件下中小型土壤動物個體密度與類群數顯著高于同水分處理中其它氮濃度,相同氮濃度下W處理中小型土壤動物個體密度高于CK與R處理.中小型土壤動物類群數在W-N30處理下顯著高于其它處理(<0.05),在不同水分處理中隨著氮濃度的不斷增高,中小型土壤動物個體密度和類群數均呈現先上升后下降趨勢.增雨和減雨對中小型土壤動物類群數影響不顯著,但對中小型土壤動物個體密度具有顯著影響,中小型土壤動物的個體密度與類群數隨土壤深度增加而逐漸降低,不同處理間垂直分布情況相同.0~10cm和10~20cm土層的中小型土壤動物個體密度與類群數在不同處理之間保持相同的趨勢,但在個體密度上有較大的差異,0~10cm土層中的中小型土壤動物的個體密度與類群數均大于10~20cm(圖1).

圖1 水氮控制下中小型土壤動物個體密度與類群數分布

不同小寫字母表示不同處理之間個體密度或類群數有顯著差異(<0.05)

表2 水氮控制下對中小型土壤動物影響的雙因素方差分析(F值)

注:*表示差異顯著(<0.05);**表示差異極顯著(<0.01).

荒漠草原中小型土壤動物個體密度受水分、氮素和時間變化影響極為顯著(<0.01),類群數受氮素、水氮交互影響顯著(<0.05,受水分和時間變化影響極為顯著(<0.01).通過雙因素方差表明:水分、氮素與時間變化都會對中小型土壤動物個體密度產生較大影響,但對類群數影響不顯著(表2).

2.3 水氮控制下中小型土壤動物月動態變化

溫度與土壤含水量變化對中小型土壤動物活動具有關聯性,在2016年10月份中小型土壤動物個體密度高于其余2個月.2016年7月W-N30處理中類群數高于其余2個月,中小型土壤動物受季節影響顯著,總體表現為10月>7月>4月,季節變化與中小型土壤動物個體密度、類群數變化密切相關(圖2).

圖2 水氮控制下中小型土壤動物月動態變化

2.4 水氮控制下中小型土壤動物多樣性

水氮控制下中小型土壤動物在W處理中優勢度指數高于R和CK處理,但無顯著差異(>0.05). W-N30和CK-N100處理中多樣性指數顯著增高(<0.05),在W和R處理中,隨著氮素含量的提升多樣性指數呈先上升后下降趨勢,氮素過多會對中小型土壤動物多樣性指數產生抑制作用.均勻度指數差異顯著(<0.05),氮素與水分均對其產生較大影響.豐富度指數在不同處理間趨勢變化不明顯,未到達顯著水平(<0.05),水氮控制下對中小型土壤動物優勢度指數與豐富度指數影響較小,對均勻度指數與多樣性指數有顯著影響(表3).

注:不同小寫字母表示不同處理有顯著差異(<0.05),:優勢度指數;:多樣性指數;:均勻度指數;:豐富度指數.

2.5 水氮控制下環境因子的變化

在水氮控制條件下,W-N50處理土壤pH值顯著下降(<0.05),W-N50與CK-N0處理具有顯著差異(<0.05),施氮降低了土壤pH值.有機質含量CK-N100處理顯著高于R-N0處理(<0.05),土壤溫度在W處理中顯著低于R處理(<0.05).植物N與C/N變化不明顯,并未達到顯著水平(>0.05),植物C在R-N50與W-N50處理間有顯著變化(<0.05).植物地上生物量隨著水分與氮素的增多而增加,而地下生物量在CK與R處理N100濃度下均有下降趨勢,整體呈先上升后下降趨勢,R處理尤為明顯,地上生物量在W-N100處與R-N0處理間具有顯著差異(<0.05),地下生物量在增雨施氮小區與R-N100處理具有顯著差異(<0.05)(表4).

表4 水氮控制下環境因子的變化

注:不同小寫字母表示不同處理有顯著差異(<0.05).

2.5 水氮控制下中小型土壤動物與環境因子間冗余分析

圖3 中小型土壤動物與環境因子RDA分析排序圖

1:彈尾目;2:前氣門亞目;3:甲螨亞目;4:中氣門亞目;5:個體密度;6:類群數

為進一步探討水氮控制下中小型土壤動物與環境因子之間關系,采用冗余分析(RDA)方法進行分析,第一軸與第二軸分別累計解釋了水氮控制下中小型土壤動物與環境因子總變量的63.5%和79.2%.彈尾目與土壤溫度不相關,與其它環境因子均呈現顯著相關性,前氣門亞目與土壤溫度呈顯著相關性,甲螨亞目與土壤含水量呈相關性.中氣門亞目與環境因子并無相關性.個體密度與pH值、土壤溫度和地上、地下生物量無相關性,與土壤含水量呈極顯著相關性,與其它環境因子呈顯著相關性.類群數僅與土壤溫度呈顯著相關性(圖3).

3 討論

3.1 水氮控制對中小型土壤動物群落結構特征的影響

短花針茅荒漠草原中小型土壤動物在不同水分處理中隨著氮濃度的升高,呈先下降后上升趨勢,許多有關氮沉降對植物和微生物影響的研究結果證明,一定限度內的氮沉降對生物可能是有利的,但過量的氮沉降則會造成負面影響[21-22].氮沉降對土壤動物群落的影響存在閾值問題,這與徐國良等[6]的研究結果一致.但本研究在不同水分處理下分別在CK-N50、W-N30與R-N30時中小型土壤動物的個體密度與類群數達到最大值,在不同水分條件下閾值不同,徐國良等在研究氮沉降對苗圃地與南亞熱帶主要森林土壤動物影響時[23-24]閾值與本研究荒漠草原閾值并不相同,在不同生境條件下氮沉降量對中小型土壤動物的影響并不相同.程建偉等[25]在研究氮沉降對內蒙古典型草原土壤動物影響時與本文研究所得到閾值相同,氮沉降對土壤動物的閾值問題可能與降水量及氣候存在關系,還需進一步研究.由于短花針茅荒漠草原對環境變化比較敏感,且降雨量稀少,所以在N100(100kg/(hm2?a))時對表層土壤中中小型土壤動物產生了抑制作用.通過本研究表明短花針茅荒漠草原在W-N30(30kg/ (hm2?a))處理條件下最適宜表層土壤中中小型土壤動物群落生存.

短花針茅荒漠草原中小型土壤動物的個體密度與類群數在垂直分布上都具有一定的表聚性,在0~10cm土層中小型土壤動物的個體密度與類群數都高于10~20cm土層,10~20cm土層中的中小型土壤動物在各處理之間沒有較大差異,而0~10cm土層中的中小型土壤動物則對不同處理之間有較大的差異,這可能是由于氮素沉降到土壤中,土壤的緩沖作用,表層土壤具有最直接的處理效果,隨著土層的加深,它的效應逐漸減弱[26-27].有研究表明草原生態系統地表溫度變化可對中小型土壤動物的垂直分布產生影響[28].吳東輝等[29]研究發現草原生態系統的0~10cm土層是植物根系的主要分布區,土壤相對疏松,通氣性好,營養豐富,因此土壤動物相對增多.本研究結果與其保持一致,短花針茅荒漠草原土壤貧瘠,10~20cm土層養分含量較低,無論在任何處理下都很少能發現中小型土壤動物,影響荒漠草原的土壤動物垂直分布的機制仍需進一步探究.

短花針茅荒漠草原中小型土壤動物的個體密度與類群數在時間變化上表現為10月>7月>4月.這與劉任濤等[30]研究中小型土壤動物個體密度表現為春季>夏季>秋季略有不同,這可能是由于兩地氣候與采樣時間差異導致.

3.2 水氮控制對中小型土壤動物多樣性的影響

氮素增加與水分變化對荒漠草原中小型土壤動物的優勢度指數與豐富度指數均沒有顯著影響(>0.05),但對均勻度指數與多樣性指數有顯著影響,優勢度指數越大,說明群落內物種數量分布越不均勻,優勢種的地位突出,在氮素濃度過高時群落內部優勢種數量增多,類群數減少,與上述結論保持一致.殷秀琴等[31]研究認為,優勢度指數越大表明該群落中某個類群的土壤動物密度占該類群總數比例越高,使該類群的優勢度增加而均勻度下降.本研究在CK-N100處理多樣性指數顯著高于W-N50處理,氮素過多對中小型土壤動物多樣性指數有抑制作用.研究表明:土壤動物個體數量的增加是由于優勢類群的土壤動物個體數量增加所引起的[32],所以W處理優勢度指數略高于CK與R處理,但并不顯著(>0.05).

3.3 水氮控制下環境因子對中小型土壤動物群落的影響

受環境因子影響較大的中小型土壤動物類群多為研究區內優勢類群與常見類群,土壤pH值、溫度、含水量、有機質和植物C、N、C/N對土壤動物個體密度影響較大,短期內對類群數的影響不明顯.彈尾目疣?科做為優勢類群受影響最為明顯.李偉等研究表明:不同植被類型中的土壤動物對環境因子的響應不同,疣跳科受電導率的影響較大,等節?科與土壤有機質關系密切[33],研究結果基本保持一致.研究發現土壤pH值下降導致土壤動物無法生存,土壤酸化會使土壤動物數量減少,代謝衰弱以及生長繁殖能力減退[34-35].但由于試驗區土壤屬于堿性土壤,pH值較高,氮濃度的增高雖然使pH值略有降低但是對中小型土壤動物并無抑制作用,反而起促進作用.土壤動物是生態系統的重要組成要素,敏感性強,活動能力強,能對土壤環境的變化做出快速的反應[36].總體上看,荒漠草原表層土壤中中小型土壤動物對環境因子同樣具有相同的反應.短花針茅荒漠草原面臨全球變化時對中小型土壤動物的影響還需進一步研究.

4 結論

短花針茅荒漠草原表層土壤中中小型土壤動物群落在W-N30處理下最適宜生存.且具有表聚性,時間變化上表現為10月>7月>4月.氮素增加與水分變化對中小型土壤動物的優勢度指數與豐富度指數短期內影響不顯著,但對均勻度指數與多樣性指數均有顯著影響,在氮素濃度接近閾值時群落內部優勢種數量增多,類群數減少.中小型土壤動物的優勢類群與常見類群受環境因子影響較大.

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Effects of water and nitrogen control on soil meso- and micro-fauna communities in desert steppe.

YE He1, HONG Mei1,2*, ZHAO Bayinnamula1,2, HUO Li-xia1, GAO Hai-yan1

(1.College of Grassland, Resources and Environment, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010011, China；2.Inner Mongolia Key Laboratory of Soil Quality and Nutrient Resoures, Huhhot 010011, China)., 2018,38(11)：4325~4333

An experiment with split-plot design which is water treatment as (3 levels: natural rainfall, increasing 30% of rainfall, and decreasing 30% of rainfall ) main treatment and nitrogen treatments(4 nitrogen levels: 0(N0), 30(N30), 50(N50) and 100(N100)kg/(hm2?a) as sub-region indesert steppe, was conducted to understand the effects of simulated nitrogen deposition and rainfall changes on soil meso- and micro-fauna communities. Our results showed that soil fauna individual density in the surface soil was increased at first and then was decreased with nitrogen concentration increase in same water treatment.Soil meso- and micro-fauna communities individual density in W-N30treatment was significantly higher than that in other treatments(<0.05), and group number decreased with nitrogen concentration. Rainfall reduction and excessive nitrogen application decreased the individual density of soil meso- and micro-fauna communities in the surface soil. Soil meso- and micro-fauna individual of the surface indesert steppe was significantly higher than that of subsurface soil. In addition, redundant analysis (RDA) showed the most obvious responsive to environmental factors soil fauna was the dominant and common groups in the study area.Soil meso- and micro-fauna communities individual density, rather than group number, was greatly influenced by soil pH, temperature, water content, organic matter and total C, total N and C/N ratio in short period. Soil fauna individual density in surface soil increased with nitrogen deposition increased under future projected climate change. However, soil fauna communities in surface soil were restricted when nitrogen reached threshold under different conditions.

desert steppe；nitrogen deposition；precipitation change；soil meso- and micro-fauna communities

X174

A

1000-6923(2018)11-4325-09

葉 賀(1995-),男,內蒙古通遼人,碩士,主要從事草原土壤資源利用與保護.發表論文2篇.

2018-04-03

國家自然科學基金資助項目(31560156)

* 責任作者, 教授, nmczhm1970@126.com