垦造耕地夏季不同有机肥对甘薯土壤大型动物群落的影响

摘要 研究垦造耕地连续2年分别施用3种不同有机肥种植甘薯的土壤大型动物在土层中分布情况，进行了土壤大型动物多样性分析。甘薯田块不同施肥处理下土壤含水率有明显差异，有机肥改善了土壤的物理结构，增加了土层蓄水能力。2年试验结果表明施加有机肥处理土壤大型动物趋向于向土层中下部活动，各肥料处理中不同大型土壤动物类型中膜翅目为优势类群。猪粪商品有机肥处理的Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数较高，3种有机肥的多样性指数和均匀度指数明显高于空白处理，其个体数和类群数也明显超过空白和纯化肥处理，有机肥料的施用提高了土壤生物多样性，有利于农业的可持续发展。

关键词 有机肥；甘薯；土壤大型动物；影响

中图分类号 S 141 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）20-0145-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.20.036

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Different Organic Fertilizers on the Large Animal Community in Sweet Potato Soil During Summer Cultivation of Farmland

NIU Tian-xin，MA Hua-sheng，ZHA Yan et al

（Hangzhou Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou，Zhejiang 310024）

Abstract The distribution of soil macrofauna in the soil layer of sweet potatoes planted with three different organic fertilizers for two consecutive years in cultivated land was studied，and the diversity of soil macrofauna was analyzed.There were significant differences in soil moisture content under different fertilization treatments in sweet potato fields.Organic fertilizer improved the physical structure of the soil and increased its water storage capacity.The results of a 2-year experiment showed that the application of organic fertilizer caused large soil animals to tend to move towards the middle and lower parts of the soil layer，and Hymenoptera remained the dominant group among different types of large soil animals in each fertilizer treatment.The Shannon-Wiener diversity index and evenness index of pig manure commodity organic fertilizer treatment were relatively high.The diversity index and evenness index of the three organic fertilizers were significantly higher than those of the blank treatment，and their individual and group numbers were also significantly higher than those of the blank and pure fertilizer treatments.The application of organic fertilizers improved soil biodiversity and was conducive to the sustainable development of agriculture.

Key words Organic fertilizer; Sweet potato;Soil macrofauna;Effect

垦造耕地已成为浙江省用地发展的新趋势［1］，新垦耕地肥力差、熟化程度低，需要进行土壤培肥改良，才能满足作物生长需求［2-3］。有机肥具有养分齐全、缓效性强等特点，有机肥替代化肥处理显著增加了土壤总有机碳、微生物量碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和土壤碳库管理指数，改善了土壤理化性质，促进了土壤中微生物的繁殖［4-8］。

土壤是各种生物、不同地质与气候互相影响的产物，是所有陆生生物的载体，也是人们进行活动的物质基础［9］。土壤动物对土壤理化性质、物质循环起着积极的促进作用［10-13］。

我国学者对有机肥在耕地土壤培肥的效果方面做了不少研究［14-17］，但在新垦耕地培肥过程中施用不同肥料对土壤大型动物的影响研究鲜见报道。为探明有机肥对垦造耕地肥力提升效果，笔者选择3种生产上用量较大的代表性有机物料，进行2年的田间小区试验，从垦造耕地土壤动物多样性等角度揭示有机肥的影响，旨在为了解有机肥对土壤动物的影响提供第一手资料，为新垦耕地培肥、农业生态系统功能和服务的可持续提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地在建德市大洋镇上源村秋歌家庭农场基地（119°48′17.43″E， 29°42′84.65″N），亚热带季风气候，供试土壤为培泥砂田，质地为粉砂质黏壤土，建德市大洋基地0～20 cm土层土壤基本理化性质：pH 5.67，有机质9.13 g/kg，全氮6.67 g/kg，有效磷3.34 mg/kg，速效钾282.83 mg/kg。

1.2 试验材料 作物种类为甘肃，品种心香。

肥料种类：猪粪为原料的商品有机肥（有机质≥45%，N+P2O5+K2O≥5%，桐庐吉诚农业开发有限公司），以羊粪为原料的纯羊粪有机肥（有机质≥45%，总养分≥5%，杭州南坞庄有机肥有限公司），菌渣为代表性有机物料；化肥分别为15∶5∶15复合肥。

1.3 试验设计

按田间小区试验设计，每个处理3个小区（3次重复），小区面积14.85 m2（4.5 m×3.3 m），随机区组排列。不同原料的有机无机肥配施试验设5个处理：处理①（空白）不施基肥；处理②单施化肥；处理③猪粪商品有机肥；处理④纯羊粪有机肥；处理⑤菌渣有机肥；种植甘薯时各种肥料均匀撒施，翻入土中。整个生育期不施除草剂，不施肥，期间翻藤蔓2次，杂草人工拔除，就地还田，连续进行2年种植试验。不同处理除施肥用量外，其他田间管理措施均一致。

1.4 环境参数的测定

土壤含水量采用烘干法测定。采集0～5、>5～10、>10～15 cm 深度土层，采用环刀法（r=7 cm，V=200 cm3）自上而下依次取土样，将采集袋中的土样盛放在铝盘中，放进电热恒温烘箱中，105 ℃烘干至恒重取出，分别称重。

1.5 土壤大型动物种群调查

土壤动物取样，为了消除边界效应，在每个小区中心选取3 个采样点，采集时，去除地表杂物，在近甘薯植株处选择面积为50 cm×50 cm 的样点，手捡法分层收集土壤中的大型动物， 并用体积分数为 75%的乙醇将动物杀死，带回实验室。

1.6 数据分析

所得土壤动物用体视显微镜（北京派迪威仪器有限公司尼康SMZ800）进行观察， 参照《中国土壤动物检索图鉴》 《昆虫分类检索》进行分类鉴定， 一般鉴定到科，同时统计个体数量。采用 Pielon均匀性指数、Shannon-Wiener多样性指数对土壤动物进行多样性分析，计算多样性指数和均匀度指数。

（1）Shannon-Wiener（H）：

H=-pilnpi （i= …，S）

式中：pi 是样本中第 i 个分类单元中个体数占所有物体个体总量的比值。

（2）均匀度指数（J）：

J=H/lnS

式中：H为Shannon-Wiener 多样性指数；S为鉴定分类单元的数目。

2 结果与分析

2.1 不同肥料处理不同土层土壤含水率的变化 由表1可知，甘薯田块不同施肥处理的土壤含水率不同，空白处理和纯化肥处理的土壤含水率从上到下呈升高趋势，>10～15 cm土层的含水率最高。而 3个有机肥处理的土壤含水率最高值出现在0～5和>5～10 cm土层，这可能与有机肥连续2年的施入改变了土层结构有关，有机肥使土质更疏松，蓄水能力更强。而施加猪粪有机肥的处理③的土壤各土层的含水率明显比其他处理低，因为猪粪有机肥处理在所有肥料处理中甘薯产量最高，可能是甘薯的膨大吸收了大量水分的缘故，同样羊粪有机肥处理的产量为第二位，也影响了土层的含水率，而土壤的含水率会影响土层中动物的分布。

2.2 土壤大型动物垂直分布 不同处理大型动物见表2～6。

第二年在6月下旬的甘薯地捕获到膜翅目、革翅目、半翅目、蜘蛛目、山蛩目、寡毛目、等翅目、鞘翅目8个类群的大型动物，与第一年的类型有很大不同，且不同肥料处理的土壤大型动物在土层中分布情况也与第一年明显不同。各处理中空白与纯化肥处理的动物数量与第一年相比明显减少，仅纯化肥处理与第一年分布趋势相同，分布在0～10 cm的土层处，猪粪商品有机肥与羊粪有机肥大部分集中在土层0～5 cm与>10～15 cm处，而中层>5～10 cm处数量较少，而菌渣有机肥与空白处理的大型动物集中在中下层部分。不同动物类型中膜翅目仍为优势类群。

2.3 土壤大型动物生物多样性

由表7可知，与第一年情况一致，猪粪商品有机肥处理的土壤动物Shannon-Wiener多样性指数最高，为1.83。纯化肥处理的Pielou’s均匀度指数最高，为1.00，因为它仅有2个类群，猪粪商品有机肥处理Pielou’s均匀度指数次之，为0.94。商品有机肥处理的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou's均匀度指数分别是空白处理的4.07和1.45倍，商品有机肥处理的Shannon-Wiener多样性指数是纯化肥处理的2.65倍，商品有机肥的个体数和类群数也较高。空白处理的多样性指数和均匀度指数最低，分别为0.45和0.65。3种有机肥的多样性指数和均匀度指数都比空白处理高。空白处理和纯化肥处理的个体数和类群数较低。仅施用纯化肥作为肥料会导致土壤板结，破坏土壤生态系统，导致生物多样性降低。

3 结论

甘薯田块不同施肥处理下土壤含水率不同，空白处理和纯化肥处理的土壤含水率从上到下呈升高趋势，有机肥处理的含水率最高值出现在0～5和>5～10 cm土层，垦造耕地上连续2年有机肥的投入改善了土壤的物理结构，增加了蓄水能力。

在甘薯生长过程中调查了不同施肥处理下土壤大型动物情况，第二年甘薯地捕获到膜翅目、革翅目、半翅目、蜘蛛目、山蛩目、寡毛目、等翅目、鞘翅目8个类群的大型动物，各处理中空白与纯化肥处理的动物数量与第一年相比明显减少，纯化肥处理分布在0～10 cm的土层处，猪粪商品有机肥与羊粪有机肥大部分集中在0～5与>10～15 cm的土层处，而菌渣有机肥与空白处理土壤的大型动物集中在土壤中下层。

第二年除纯化肥处理外，其他处理表层土壤中动物数量依然不少，但已开始趋向于向中下部活动，虽然不少土壤大型动物喜欢生活在土壤表层，但有机肥的友好环境让他们活动空间开始向更深处发展，其垂直分布情况可能与土壤含水率、pH及养分含量有关，各肥料处理不同动物类型中膜翅目仍为优势类群。

土壤大型动物多样性分析结果表明商品有机肥处理的Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数较高，3种有机肥处理的个体数和类群数比空白处理和纯化肥处理高，3种有机肥的多样性指数和均匀度指数都比空白处理高。空白处理和纯化肥处理的个体数和类群数最低，土壤贫瘠或施用化肥影响土壤的生态系统，导致生物多样性减少。其生物多样性的表现与最终甘薯产量也一致，各施肥处理中猪粪商品有机肥处理的产量最高，化肥处理的产量最低，所以有机肥料的施用可提高生物多样性，有利于农业的生态可持续发展。

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