一种基于凋落物袋和微容器法研究凋落物分解与土壤动物关系的方法

摘要

一种基于凋落物袋和微容器法研究凋落物分解与土壤动物关系的方法，本发明涉及土壤生态学领域，具体涉及一种研究凋落物分解与土壤动物关系的方法。本发明的目的是为了解决现有方法容易在取样过程中被土壤动物分解碎屑部分漏出凋落物袋，从而造成凋落物分解率被严重估高的问题。本发明的基于凋落物袋和微容器法研究凋落物分解与土壤动物关系的方法按以下步骤进行：一、凋落物袋制备；二、凋落物制备；三、土壤动物群落结构评估；四、微容器制备；五、凋落物袋和微容器法评估凋落物分解率；六、微容器法测评凋落物分解率准确性评估。本发明用于研究凋落物分解与土壤动物的关系。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤生态学领域，具体涉及一种研究凋落物分解与土壤动物关系的方 法。

背景技术

土壤动物是指长期或生活史中某一个阶段在土壤或地表凋落物层中度过的动物。 土壤动物在凋落物分解、土壤肥力提高、地下生态系统物质循环与能量流动方面有重要影 响。而凋落物分解在土壤养分循环和土壤肥力维持有重要的作用。因而研究凋落物分解过 程中土壤动物群落结构与凋落物分解率之间的关系，对了解土壤动物生态功能具有重要意 义。然而，目前关于凋落物中土壤动物群落结构与分解率关系研究中存在一个问题：调查需 要利用凋落物袋法使用大量凋落物以确保土壤动物类群被正确评估；而土壤动物在分解凋 落物过程中，容易在取样过程中被土壤动物分解碎屑部分漏出凋落物袋，从而造成凋落物 分解率被严重高估。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有方法容易在取样过程中被土壤动物分解碎屑部分 漏出凋落物袋，从而造成凋落物分解率被严重估高的问题，提供了一种基于凋落物袋和微 容器法研究凋落物分解与土壤动物关系的方法。

本发明的基于凋落物袋和微容器法研究凋落物分解与土壤动物关系的方法按以 下步骤进行：

一、凋落物袋制备：于秋季凋落物收获之前，制作30个-40个凋落物袋用于分解实 验，然后将凋落物袋三面封死，预留出一面用于凋落物进入，得到凋落物袋；

二、凋落物制备：在秋季凋落物成熟时，取作物脱落叶片，去掉叶柄和叶脉，用剪刀 剪成长×宽＝(0.5cm-1.5cm)×(0.5cm-1.5cm)小块，然后在紫外灯下灭活1h-3h，去除凋落 物表面微生物，50℃-70℃烘至恒重后，每份样品称取4g-6g干重，-20℃储存用以填充凋落 物袋；另外称取恒重后凋落物叶片，每份0.09-0.11g-20℃保存用以填充微容器；

三、装有微容器的PVC柱的制备：①将PVC板裁剪成长方体，长×宽×高＝(1cm- 3cm)×(1cm-3cm)×(15cm-25cm)，将一端距离端部1cm-3cm处削减成顶端尖锐的三角形，得 到PVC柱；②将①所得的每个PVC柱距三角形的底部9cm-11cm处为起始挖出8-10个圆柱形空 腔，每个空腔间隔0.8cm-1.2cm，便于监测不同土壤深度土壤动物分解凋落物情况；所述圆 柱形空腔的底边直径×高＝(1.5cm-1.6cm)×(1.5cm-1.6cm)；③制备微容器：利用PVC材料 制作一个底边直径×高＝(1.4cm-1.6cm)×(1.4cm-1.6cm)圆柱体框架，所述圆柱体框架由 三部分组成，上部是直径为1.4cm-1.6cm的中空PVC环，下部是直径为1.4cm-1.6cm的实心 PVC圆盘，中间留2-4条长度为1.4cm-1.6cm，宽度为1mm-3mm的PVC条，利用PVC焊条将PVC条 等距离焊接在下部实心和上部空心的圆柱体框架中间；在圆柱体框架外面套上一个套子， 同时准备一个材质为PVC材料的圆锥形盖子，锥部向内盖在PVC环上，用以在凋落物放入和 取出时打开和封闭微容器本身，得到微容器；所述圆锥形盖子直径为1.4cm-1.6cm，高度为 0.2mm-0.4mm；④将微容器依次装入PVC柱的圆柱形空腔内，每个圆柱形空腔中装入一个微 容器，得到装有微容器的PVC柱；

四、土壤动物群落结构及凋落物分解率评估：①选取5块-7块旱作农田，面积为长 ×宽＝(30m-50m)×(30m-50m)，将步骤二中制备的用以填充凋落物袋的凋落物依次放入步 骤一所得的凋落物袋中，每个凋落物袋中放一份凋落物，用订书器对凋落物袋进行封口处 理，得到待测样品；②将①中所得待测样品放入①中选取的5块-7块旱作农田中，每块旱作 农田里放入4-6个待测样品，并将待测样品埋入深度为4cm-6cm；③向步骤三制备的装有微 容器的PVC柱中放入步骤二制备的用以填充微容器的凋落物，每个微容器中放一份凋落物； ④然后将装有微容器的PVC柱插在距离待测样品0.9m-1.1m地方的土壤中，每个待测样品旁 插一个PVC柱，且PVC柱与待测样品同一天埋入，处理一个月后，将待测样品取回，用干漏斗 法分离凋落物袋中的土壤动物，同时称取微容器中凋落物重量，计算凋落物分解率；

五、根据分离得到的土壤动物及凋落物分解率来研究凋落物分解与土壤动物的关 系。

六、微容器法测评凋落物分解率准确性评估：取微容器周边0.9cm-1.1cm土壤，同 时取远离凋落物统一土层深度土壤，测定土壤中有机质含量，评估微容器中凋落物是否溢 出到周围土壤中；

七、鉴定及分析：对五中取得的凋落物中土壤动物进行鉴定，同时对微容器中的凋 落物进行称重，计算出土壤动物群落结构和凋落物损失率。

本发明的有益效果：

1.本发明是利用微容器法周边的土壤性质来评估微容器对凋落物分解的作用，而 微容器周边的土壤性质与周边土壤无显著差异，说明凋落物没有泄露，同时也反证了微容 器法评估的准确性。

2.本发明将凋落物袋和微容器间隔一米放置，保证了土壤动物群落结构及凋落物 分解率的协同性和准确性。

3.本发明具有延伸性，同时可以利用不同孔径网罩研究不同体型土壤动物功能， 也可以放置不同的凋落物类型，研究不同生态系统的凋落物分解问题。

附图说明

图1为装有微容器的PVC柱的外观照片；其中，1为微容器，2为PVC柱。

图2为凋落物袋外观照片；1为开口方向。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的 任意组合。

具体实施方式一：本实施方式的基于凋落物袋和微容器法研究凋落物分解与土壤 动物关系的方法按以下步骤进行：

一、凋落物袋制备：于秋季凋落物收获之前，制作30个-40个凋落物袋用于分解实 验，然后将凋落物袋三面封死，预留出一面用于凋落物进入，得到凋落物袋；

二、凋落物制备：在秋季凋落物成熟时，取作物脱落叶片，去掉叶柄和叶脉，用剪刀 剪成长×宽＝(0.5cm-1.5cm)×(0.5cm-1.5cm)小块，然后在紫外灯下灭活1h-3h，去除凋落 物表面微生物，50℃-70℃烘至恒重后，每份样品称取4g-6g干重，-20℃储存用以填充凋落 物袋；另外称取恒重后凋落物叶片，每份0.09-0.11g-20℃保存用以填充微容器；

三、装有微容器的PVC柱的制备：①将PVC板裁剪成长方体，长×宽×高＝(1cm- 3cm)×(1cm-3cm)×(15cm-25cm)，将一端距离端部1cm-3cm处削减成顶端尖锐的三角形，得 到PVC柱；②将①所得的每个PVC柱距三角形的底部9cm-11cm处为起始挖出8-10个圆柱形空 腔，每个空腔间隔0.8cm-1.2cm，便于监测不同土壤深度土壤动物分解凋落物情况；所述圆 柱形空腔的底边直径×高＝(1.5cm-1.6cm)×(1.5cm-1.6cm)；③制备微容器：利用PVC材料 制作一个底边直径×高＝(1.4cm-1.6cm)×(1.4cm-1.6cm)圆柱体框架，所述圆柱体框架由 三部分组成，上部是直径为1.4cm-1.6cm的中空PVC环，下部是直径为1.4cm-1.6cm的实心 PVC圆盘，中间留2-4条长度为1.4cm-1.6cm，宽度为1mm-3mm的PVC条，利用PVC焊条将PVC条 等距离焊接在下部实心和上部空心的圆柱体框架中间；在圆柱体框架外面套上一个套子， 同时准备一个材质为PVC材料的圆锥形盖子，锥部向内盖在PVC环上，用以在凋落物放入和 取出时打开和封闭微容器本身，得到微容器；所述圆锥形盖子直径为1.4cm-1.6cm，高度为 0.2mm-0.4mm；④将微容器依次装入PVC柱的圆柱形空腔内，每个圆柱形空腔中装入一个微 容器，得到装有微容器的PVC柱；

四、土壤动物群落结构及凋落物分解率评估：①选取5块-7块旱作农田，面积为长 ×宽＝(30m-50m)×(30m-50m)，将步骤二中制备的用以填充凋落物袋的凋落物依次放入步 骤一所得的凋落物袋中，每个凋落物袋中放一份凋落物，用订书器对凋落物袋进行封口处 理，得到待测样品；②将①中所得待测样品放入①中选取的5块-7块旱作农田中，每块旱作 农田里放入4-6个待测样品，并将待测样品埋入深度为4cm-6cm；③向步骤三制备的装有微 容器的PVC柱中放入步骤二制备的用以填充微容器的凋落物，每个微容器中放一份凋落物； ④然后将装有微容器的PVC柱插在距离待测样品0.9m-1.1m地方的土壤中，每个待测样品旁 插一个PVC柱，且PVC柱与待测样品同一天埋入，处理一个月后，将待测样品取回，用干漏斗 法分离凋落物袋中的土壤动物，同时称取微容器中凋落物重量，计算凋落物分解率；

五、根据分离得到的土壤动物及凋落物分解率来研究凋落物分解与土壤动物的关 系。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一所述的凋落物 袋的材料为尼龙。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二用剪刀剪成长 ×宽＝1cm×1cm小块。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三将PVC板裁剪成 长方体，长×宽×高＝2cm×2cm×20cm。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三所述的圆柱形 空腔的底边直径×高＝1.55cm×1.55cm。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三利用PVC材料制 作一个底边直径×高＝1.5cm×1.5cm的圆柱体框架。其他步骤与参数与具体实施方式一相 同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三在外面套上一 个套子，所述套子的材料为尼龙。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤四所述的旱作农 田为玉米田、大豆田或小麦田。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。

实施例1

一种基于凋落物袋和微容器法研究凋落物分解与土壤动物关系的方法按以下步 骤进行：

一、凋落物袋制备：2014年10月10日25日，制作孔径为5mm的凋落物袋40个用于分 解实验，将5mm孔径的尼龙网裁剪成长×宽＝10cm×10cm，上下2片合到一起，然后将上下2 片尼龙网三面封死，预留出一面用于凋落物进入；

二、凋落物制备：2014年10月3日，取玉米老熟叶片，去掉叶柄和叶脉，用剪刀剪成 长×宽＝1cm×1cm小块，然后在紫外灯下灭活2小时去除凋落物表面微生物，60℃烘至恒重 后，每份样品称取5g干重，共称取30份，-20℃储存用以填充凋落物袋；另外称取恒重后凋落 物叶片，每份0.1g-20℃保存用以填充微容器；

三、装有微容器的PVC柱的制备：①将PVC板裁剪成长方体，长×宽×高＝2cm×2cm ×20cm，将一端距离端部2cm处削减成顶端尖锐的三角形，得到PVC柱；②将①所得的每个 PVC柱距三角形的底部10cm处为起始挖出8个圆柱形空腔，每个空腔间隔1cm，便于监测不同 土壤深度土壤动物分解凋落物情况；所述圆柱形空腔的底边直径×高＝1.55cm×1.55cm； ③制备微容器：利用PVC材料制作一个底边直径×高＝1.5cm×1.5cm圆柱体框架，所述圆柱 体框架由三部分组成，上部是直径为1.5cm的中空PVC环，下部是直径为1.5cm的实心PVC圆 盘，中间留4条长度为1.5cm，宽度为2mm的PVC条，利用PVC焊条将PVC条等距离焊接在下部实 心和上部空心的圆柱体框架中间；在圆柱体框架外面套上一个套子，同时准备一个材质为 PVC材料的圆锥形盖子，锥部向内盖在PVC环上，用以在凋落物放入和取出时打开和封闭微 容器本身，得到微容器；所述圆锥形盖子直径为1.5cm，高度为0.2mm；④将微容器依次装入 PVC柱的圆柱形空腔内，每个圆柱形空腔中装入一个微容器，得到装有微容器的PVC柱；

四、土壤动物群落结构及凋落物分解率评估：①选取6块玉米田，面积为长×宽＝ 40m×40m，将步骤二中制备的用以填充凋落物袋的玉米叶片依次放入步骤一所得的凋落物 袋中，每个凋落物袋中放一份玉米叶片，用订书器对凋落物袋进行封口处理，得到待测样 品；②将①中所得待测样品放入①中选取的6块玉米田中，每块玉米田里放入5个待测样品， 并将待测样品埋入深度为5cm；③向步骤三制备的装有微容器的PVC柱中放入步骤二制备的 用以填充微容器的玉米叶片，每个微容器中放一份玉米叶片；④然后将装有微容器的PVC柱 插在距离待测样品1m地方的土壤中，每个待测样品旁插一个PVC柱，且PVC柱与待测样品同 一天埋入，处理一个月后，将待测样品取回，用干漏斗法分离凋落物袋中的土壤动物，同时 称取微容器中凋落物重量，计算凋落物分解率；

五、根据分离得到的土壤动物及凋落物分解率来研究凋落物分解与土壤动物的关 系。

六、微容器法测评凋落物分解率准确性评估：2014年11月15日取出后测定凋落物 分解率；取微容器周边1cm土壤，同时取远离凋落物统一土层深度土壤，测定土壤中有机质 含量，评估微容器中凋落物是否溢出到周围土壤中；

七、鉴定及分析：对五中取得的凋落物中土壤动物进行鉴定，同时对微容器中的凋 落物进行称重，计算出土壤动物群落结构和凋落物损失率。

土壤动物群落结构见表一，包含了土壤大、中型节肢动物，说明凋落物袋法评估土 壤动物群落结构方案可行。

表一、Bt799玉米叶片凋落物袋中(孔径为5mm)土壤动物各类群数量(六个样地合 计)

表二说明六个同质样地间，凋落物分解率并无显著差异，说明微容器法评估分解 率的稳定性。

表二、微容器中(5mm孔径)玉米老熟叶片分解一个月后所得分解率

样地(5微容器均值) 埋入前重量(g) 取出后重量(g) 分解率(％) 标准误 样地一 0.1 0.0732 26.8 1.2 样地二 0.1 0.0735 26.5 1.1 样地三 0.1 0.0737 26.3 1.3 样地四 0.1 0.0729 27.1 1.7 样地五 0.1 0.0733 26.7 1.1 样地六 0.1 0.0728 27.2 0.9 5 -->p值 无 0.876 0.823 无

结果表明，六个样地中微容器周围土壤有机质含量与同一土层中土壤有机质含量 无显著差别(见表三)，说明微容器法评估5mm孔径下通过土壤动物对玉米凋落物分解的准 确性。

表三、玉米叶片分解一个月后微容器中(5mm孔径)及周边土壤有机质含量

实施例2

一种基于凋落物袋和微容器法研究凋落物分解与土壤动物关系的方法按以下步 骤进行：

一、凋落物袋制备：2014年11月10日25日，制作孔径为5mm的凋落物袋40个用于分 解实验，将5mm孔径的尼龙网裁剪成长×宽＝10cm×10cm，上下2片合到一起，然后将上下2 片尼龙网三面封死，预留出一面用于凋落物进入；

二、凋落物制备：2014年11月3日，取玉米老熟叶片，去掉叶柄和叶脉，用剪刀剪成 长×宽＝1.5cm×1.5cm小块，然后在紫外灯下灭活2小时去除凋落物表面微生物，60℃烘至 恒重后，每份样品称取5g干重，共称取30份，-20℃储存用以填充凋落物袋；另外称取恒重后 凋落物叶片，每份0.1g-20℃保存用以填充微容器；

三、装有微容器的PVC柱的制备：①将PVC板裁剪成长方体，长×宽×高＝3cm×3cm ×25cm，将一端距离端部2cm处削减成顶端尖锐的三角形，得到PVC柱；②将①所得的每个 PVC柱距三角形的底部11cm处为起始挖出10个圆柱形空腔，每个空腔间隔1cm，便于监测不 同土壤深度土壤动物分解凋落物情况；所述圆柱形空腔的底边直径×高＝1.55cm× 1.55cm；③制备微容器：利用PVC材料制作一个底边直径×高＝1.5cm×1.5cm圆柱体框架， 所述圆柱体框架由三部分组成，上部是直径为1.5cm的中空PVC环，下部是直径为1.5cm的实 心PVC圆盘，中间留4条长度为1.5cm，宽度为2mm的PVC条，利用PVC焊条将PVC条等距离焊接 在下部实心和上部空心的圆柱体框架中间；在圆柱体框架外面套上一个套子，同时准备一 个材质为PVC材料的圆锥形盖子，锥部向内盖在PVC环上，用以在凋落物放入和取出时打开 和封闭微容器本身，得到微容器；所述圆锥形盖子直径为1.5cm，高度为0.2mm；④将微容器 依次装入PVC柱的圆柱形空腔内，每个圆柱形空腔中装入一个微容器，得到装有微容器的 PVC柱；

四、土壤动物群落结构及凋落物分解率评估：①选取7块玉米田，面积为长×宽＝ 40m×40m，将步骤二中制备的用以填充凋落物袋的玉米叶片依次放入步骤一所得的凋落物 袋中，每个凋落物袋中放一份玉米叶片，用订书器对凋落物袋进行封口处理，得到待测样 品；②将①中所得待测样品放入①中选取的7块玉米田中，每块玉米田里放入6个待测样品， 并将待测样品埋入深度为5cm；③向步骤三制备的装有微容器的PVC柱中放入步骤二制备的 用以填充微容器的玉米叶片，每个微容器中放一份玉米叶片；④然后将装有微容器的PVC柱 插在距离待测样品1m地方的土壤中，每个待测样品旁插一个PVC柱，且PVC柱与待测样品同 一天埋入，处理一个月后，将待测样品取回，用干漏斗法分离凋落物袋中的土壤动物，同时 称取微容器中凋落物重量，计算凋落物分解率；

五、根据分离得到的土壤动物及凋落物分解率来研究凋落物分解与土壤动物的关 系。

六、微容器法测评凋落物分解率准确性评估：2014年12月15日取出后测定凋落物 分解率；取微容器周边1cm土壤，同时取远离凋落物统一土层深度土壤，测定土壤中有机质 含量，评估微容器中凋落物是否溢出到周围土壤中；

七、鉴定及分析：对五中取得的凋落物中土壤动物进行鉴定，同时对微容器中的凋 落物进行称重，计算出土壤动物群落结构和凋落物损失率。

土壤动物群落结构见表四，仅包含了土壤中型节肢动物，说明凋落物袋法评估土 壤中型动物群落结构方案可行；

表四、Bt799玉米叶片凋落物袋中(孔径为2mm)土壤动物各类群数量(六个样地合 计)

表五说明六个同质样地间，凋落物分解率并无显著差异，说明微容器法评估分解 率的稳定性。

表五、微容器中(2mm孔径)玉米老熟叶片分解一个月后所得分解率

样地(5微容器均值) 埋入前重量(g) 取出后重量(g) 分解率(％) 标准误 样地一 0.1 0.0743 25.7 1.4 样地二 0.1 0.0746 25.4 1.5 样地三 0.1 0.0749 25.1 1.8 样地四 0.1 0.0742 25.8 2.1 样地五 0.1 0.0747 25.3 1.3 样地六 0.1 0.0739 26.1 1.7 p值 无 0.789 0.909 无

结果表明，六个样地中微容器周围土壤有机质含量与同一土层中土壤有机质含量 无显著差别(见表六)，说明微容器法评估2mm孔径下通过土壤动物对玉米凋落物分解的准 确性。

表六、玉米叶片分解一个月后微容器中(2mm孔径)及周边土壤有机质含量