田间模拟条件下气候变化对农田土壤线虫群落结构和酶活性的影响

摘要

自工业革命以来，大气CO2浓度和温度不断升高，对农田生态系统产生的影响已成为全球气候变化中的研究热点。本试验利用野外开放式试验平台，设置了CO2浓度升高到500ppm(CE)、植物冠层温度相对环境温度升高2℃(WA)和大气CO2浓度升高到500ppm和植物冠层温度升高2℃(CW)等三个处理，以正常大气环境为对照(CK)，研究大气CO2浓度和升温以及两者同时升高对稻田土壤线虫群落结构和酶活性的影响。主要研究结果如下:
　　(1)模拟气候变化条件对农田土壤不同科属的土壤线虫产生的影响不同。稻季土壤主要以拟丽突属Acrobeloides和潜根属Hirschmanniella为优势种群，丰度分别为10.6％-23.4％和15.4％-34.4％。CE和CW处理分别提高了丝尾垫刃属Filenchus和拟丽突属Acrobeloides的丰度，较对照分别提高54.7％-187.3％、48.9％-241.8％和15.2％-110.8％、25.5％-41.1％。WA处理提高茎属Ditylenchus的丰度，较对照提高61.2％、63.2％。CW处理提高中矛线属Mesodorylaimus的丰度，较对照提高25.6％、130.0％。但CE和CW处理使头叶属Cephalobus丰度降低了36.8％、64.7％和41.1％、41.1％。CE处理使潜根属Hirschmanniella丰度降低13.5％、25.3％。小麦季土壤主要以头叶属Cephalobus和潜根属Hirschmanniella为优势属，丰度分别达14.4％-23.7％和10.5％-24.6％。WA处理使丝尾垫刃属Filenchus丰度较对照提高242.0％，CW处理使真头叶属Eucephalobus和头叶属Cephalobus丰度提高63.7％和41.1％。CE和CW处理使潜根属Hirschmanniella丰度提高78.0％和93.7％，使拟丽突属Acrobeloides丰度提高82.1％和42.9％。
　　(2)模拟气候变化条件对农田土壤线虫的总数有一定的影响。水稻季的CW和WA处理土壤线虫总量较对照提高55.7％-127.6％和92.3％-117.8％，小麦季WA处理的土壤线虫总量较对照显著提高67.9％。由此可见，无论是在旱田还是水田，温度升高可显著提高土壤线虫的总量。
　　(3)模拟气候变化条件对土壤线虫营养类群比例的影响。供试土壤主要以食细菌线虫和植食性线虫为主，二者丰度之和达到了80％。食细菌线虫和食真菌线虫与对照相比所占比例较稳定。植食性线虫比例有较大上升，在2012年水稻季比例为23.3％-37.3％，而在2013年水稻季为39.4％-47.3％，上升约10％。杂食捕食线虫与对照相比则有较大下降，由2012年的9.3％-17.5％下降至2013年的1.8％-6.5％。由此可以看出，模拟气候变化条件对植食性线虫和杂食捕食线虫的影响较大。
　　(4)在2012年水稻季，CE和CW处理中土壤线虫的PPI较对照显著降低10.1％和9.4％;WA处理与对照相当，无显著变化。在2013小麦季中，CW处理较对照显著降低10.7％;WA处理显著升高13.9％。而在2013水稻季各处理间土壤植食性线虫成熟指数(PPI)没有显著差异。小麦季和水稻季土壤自由生活线虫成熟指数(MI)均无明显变化，说明CO2浓度升高、升温及二者互作对土壤自由生活线虫成熟指数影响不大。
　　(5)模拟气候变化条件对农田土壤酶活性的影响。大气CO2浓度升高、升温及二者互作对3种土壤酶活性在水稻季和小麦季都有一定的影响。对土壤脲酶活性，小麦季抽穗期的CW和WA处理相比CK显著升高21.4％和22.6％;水稻季的抽穗期和成熟期CE、CW和WA处理均有显著变化，升高分别达到21.1％、24.1％、12.4％和27.0％、50.8％、36.9％。对土壤蔗糖酶活性，小麦季成熟期和水稻季分蘖期的3个处理均有显著升高，分别为48.7％、84.5％、60.3％和39.4％、64.8％、60.8％。对土壤碱性磷酸酶活性，小麦季和水稻季几个生育期均有显著升高，尤其在水稻季中，分蘖期CE、CW和WA处理升高达到66.4％、70.6％和39.6％;抽穗期CE、CW和WA处理升高达到58.6％、103.4％和56.9％;在成熟期中仅CW处理显著升高52.9％。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．1 研究背景

1．2 国内外研究进展

1．2．1 模拟气候变化条件对土壤线虫群落结构的影响

1．2．2 模拟气候变化条件对土壤酶活性的影响

1．3 研究目的和意义

1．4 研究内容

1．4．1 模拟气候变化条件对土壤线虫群落结构的影响

1．4．2 模拟气候变化条件对土壤酶活性的影响

1．5 技术路线

第二章 材料与方法

2．1 试验区概况

2．2 试验方案

2．3 试验材料

2．4 验样品采集与测定方法

2．4．1 土壤样品的采集

2．4．2 土壤线虫的分离和鉴定

2．4．3 土壤线虫生态指数

2．4．4 土壤酶活性测定

2．4．5 数据处理

第三章 模拟气候变化条件对土壤线虫群落结构的影响

3．1 结果与分析

3．1．1 土壤线虫群落组成

3．1．2 土壤线虫数量

3．1．3 土壤线虫营养类群

3．1．4 土壤线虫生态指数

3．2 讨论

3．2．1 模拟气候变化条件对土壤线虫群落的影响

3．2．1 模拟气候变化条件对土壤线虫生态指数的影响

3．3 本章小结

第四章 模拟气候变化条件对土壤酶活性的影响

4．1 结果与分析

4．1．1 模拟气候变化条件对土壤脲酶活性的影响

4．1．2 模拟气候变化条件对土壤蔗糖酶活性的影响

4．1．3 模拟气候变化条件对土壤碱性磷酸酶活性的影响

4．2 讨论

4．3 小结

第五章 全文结论和展望

5．1 全文主要结论

5．2 创新点

5．3 存在的问题与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文