三种农田作物下土壤线虫群落结构对极端水分胁迫的响应

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人类活动所引起的全球气候变化极大的增加了极端气候事件发生的频率和强度,包括严重的干旱和极端的降水。干旱和降水格局的变化已经成为地球生物多样性的主要威胁之一,同时极端水分条件会通过直接或间接的方式对土壤线虫群落结构和功能造成影响。本文选取常见农田作物大豆(Glycine max),苜蓿(Medicago sativaL),辣椒(Capsicum annuum L)为实验材料,模拟极端降雨和干旱,对不同水分条件下的土壤线虫群落进行调查,研究线虫的物种多样性、群落组成和功能群等特征对极端水分胁迫的响应以及复水后的线虫群落恢复情况,研究结果有助于了解极端水分条件下,土壤线虫多样性以及土壤线虫结构和功能的变化,以及极端水分条件对土壤线虫结构和功能的后续影响,进而为保护和评价土壤生态系统健康提供理论依据。主要研究结果如下:  1.对不同水分胁迫下的土壤线虫个体数量以及属优势度的研究结果表明,水分胁迫对土壤线虫群落个体数量和属优势度具有一定的影响。干旱降低了土壤线虫的数量,增水在短期内对线虫数量有促进作用。增水和干旱均改变了线虫优势属的优势度,但是未对线虫的种类造成显著影响。  2.对不同水分胁迫下的线虫各营养类群进行分析发现,干旱处理降低了植物寄生线虫的数量,增水处理增加了食细菌线虫的数量,降低了食真菌线虫的数量。表明极端水分胁迫改变了食物网的群落结构组成。  3.水分胁迫改变了土壤有机质分解途径。实验区样地的分解途径主要以细菌分解途径为主,增水处理使土壤有机质分解途径偏向细菌分解途径。  4.不同水分胁迫下的线虫多样性指数、成熟度指数分布特征表明,香农维尔多样性指数(Hg),辛普森多样性指数(Ds)对于短期极端水分胁迫的响应不够敏感。  5.主成分分析结果表明,极端水分胁迫可以通过直接效应(土壤含水率)以及间接效应(植物含水率,植物生物量、pH等)对线虫群落产生影响。其中,土壤含水率、植物地下生物量、植物含水率对于线虫群落变化的解释度较高。拟丽突属(Anaplectus)对水分响应敏感,优势度表现为干旱>对照>增水,小杆属(Rhabditis)、中杆属(Mesorhabditis)、茎属(Ditylenchus)对增水响应敏感,在增水条件下显著降低,可以考虑作为水分胁迫响应的指示类群。其他线虫类群对于水分的直接效应在不同植物之间存在差异性,有些类群受植物生物量的影响更为显著,表明水分胁迫的效应具有复杂性,与地上植物对于水分胁迫的耐受性存在极大的关联性。  6.不同水分胁迫下恢复期土壤线虫群落结构显示,线虫群落(尤其是增水处理)对于水分胁迫的响应有着很强的滞后效应。恢复期增水处理的线虫数量降低,属优势度改变,食细菌线虫、食真菌线虫、捕食杂食性线虫数量降低、植物寄生线虫数量升高,线虫群落结构与对照相比变化巨大,干旱处理对线虫群落结构的影响较小,恢复期末线虫各营养类群组成恢复到对照水平。干旱胁迫和增水胁迫下线虫群落的多样性指数(Ds、Hg)均降低,表明两种水分胁迫均降低了恢复期的土壤生物多样性。而增水胁迫下自由生活线虫成熟度指数(MI)的降低则表明线虫群落稳定性下降,群落受到较大的干扰,线虫群落WI指数的极显著下降表明土壤健康受到严重的植物寄生线虫危害。  7.对于极端水分胁迫对线虫群落结构的影响,仅仅关注水分处理期是不够的,更应关注水分胁迫后的土壤线虫群落结构动态,才能更好的评价水分胁迫对于线虫群落结构乃至土壤食物网的影响,尤其要关注增水胁迫后的土壤食物网健康问题。
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