施肥對農(nóng)田線蟲群落特征影響的研究進展

劉子寧,董煒華,李曉強,吳 怡,韋森超,鄧守奇,2,谷志偉

(1.長春師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,吉林 長春 130032;2.長春市文理高中,吉林 長春 130000)

土壤線蟲是地球上數(shù)量龐大且種類豐富的生物種群,可以敏銳地感知土壤質(zhì)量的好壞[1]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中存在大量線蟲,線蟲可作為土壤變化的指示器。線蟲能夠參與土壤養(yǎng)分循環(huán),提升土壤肥力,所以施肥是影響農(nóng)田土壤線蟲群落特征的主要因素[2]。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的研究中,對施肥的研究從單一地施用有機肥、化肥等肥料發(fā)展到近些年混合施肥以及施用生物有機肥、EM菌等新型肥料[3]。植食性線蟲會給全球的農(nóng)業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失[4],農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的研究更多關(guān)注的是植食性線蟲。不同的施肥方式是否對植食性線蟲起到一定的抑制作用,線蟲病害的傳播來源和防治方法,不同的線蟲種類在不同的施肥方式下產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)都是需要探索并研究的內(nèi)容。

1 有機肥對土壤線蟲群落特征的影響

有機肥俗稱農(nóng)家肥,包括人畜糞便、綠肥和沼氣肥等,有機肥含有豐富的營養(yǎng)元素,可以為作物提供生長期間所需要的營養(yǎng)物質(zhì),改善土壤理化性質(zhì),增加土壤微生物群落和土壤酶活性等[5],緩解施用化肥導(dǎo)致的土壤肥力下降以及對周圍環(huán)境帶來的污染。

1.1 有機肥對土壤線蟲數(shù)量的影響

在研究施用有機肥對紅壤旱地土壤線蟲的群落特征的影響中,發(fā)現(xiàn)施用有機肥可以增加土壤線蟲的數(shù)量,尤其是食細菌性線蟲的數(shù)量,但對植食性線蟲的數(shù)量影響不顯著,增加的幅度不大[6]。這表明,有機肥對植食性線蟲的數(shù)量變化未產(chǎn)生顯著影響。

1.2 有機肥對土壤線蟲種類的影響

在施用有機肥時,捕食/雜食線蟲和食真菌性線蟲種類往往較多,而植食性線蟲的豐度很小。在施入有機肥的農(nóng)田,有些植食性線蟲屬的豐度為0,與其他處理相比,施用有機肥后食真菌性線蟲的豐度較高,食細菌性線蟲和捕食/雜食性線蟲均較其他處理豐度高[7]。說明施入有機肥能夠優(yōu)化土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)。

關(guān)于有機肥施用量的不同對土壤線蟲群落特征的影響,學(xué)者也進行了比較深入的研究,但有機肥的施用量對線蟲的影響很大,如施入低量有機肥可以提高捕食雜食線蟲的數(shù)量,而施入高量有機肥可以提高食細菌線蟲的數(shù)量,但是關(guān)于施用有機肥對植食性線蟲的影響,不同學(xué)者研究結(jié)果也略有不同。施用有機肥可以提高植食性線蟲的數(shù)量,主要是因為施用有機肥可以促進植物根系分泌物的產(chǎn)生,從而使植食性線蟲獲取更多的食物來源[7]。有研究表明,施用有機肥可以單純地增加植食性線蟲數(shù)量[8]。但是也有研究發(fā)現(xiàn),施用有機肥可以增加植食性線蟲的數(shù)量,從而使植食性線蟲的豐度下降[9]。施用有機肥可以有效地提高土壤中有益線蟲的數(shù)量及豐度,但植食性線蟲數(shù)量的增加幅度不大。

2 化肥對土壤線蟲群落特征的影響

化肥易溶于水,發(fā)揮肥效的作用較快[10],無機肥可以提高農(nóng)作物的生長速度,促進有機質(zhì)的積累和分解,有利于土壤線蟲的繁殖和生存。如果使用不當(dāng)也會破壞土壤線蟲生存空間以及繁殖的速度。

2.1 化肥對土壤線蟲數(shù)量的影響

研究施用不同量的化肥對土壤線蟲數(shù)量方面的影響發(fā)現(xiàn),施用化肥會造成捕食/雜食線蟲以及食細菌性線蟲數(shù)量增加,這對促進土壤養(yǎng)分循環(huán)以及土壤肥力的提高具有顯著效果。但單一施用化肥也在一定程度上造成了植食性線蟲的數(shù)量大幅增加,增加作物病蟲害發(fā)生的幾率,使該地區(qū)土壤質(zhì)量下降,造成作物減產(chǎn)等[11]。

2.2 化肥對土壤線蟲種類的影響

施入化肥后,土壤中捕食性或雜食性線蟲數(shù)量居多,在各個類群優(yōu)勢屬中,單獨施入化肥的植食性線蟲的優(yōu)勢屬所占比例偏高。這也表明在生產(chǎn)過程中應(yīng)選取合理的施肥方式,才能夠減少環(huán)境污染及不必要的損失。

關(guān)于化肥施入量,并不是施入化肥越多,產(chǎn)生的正向作用就越強,在對比常量施入化肥和減施化肥兩種施加方式的研究中發(fā)現(xiàn),減施化肥土壤中線蟲總數(shù)要高于常量施肥土壤。關(guān)于優(yōu)勢屬的對比,同樣發(fā)現(xiàn)減施化肥具有較多的優(yōu)勢屬,這一研究結(jié)論也反映了過量施肥抑制了線蟲數(shù)量的增加,施入化肥雖然可能增加有益線蟲的數(shù)量和豐度,但是如果沒有合理地施用化肥或者未與其他肥料混施,在一定程度上會增加植食性線蟲的數(shù)量和豐度,從而造成作物病蟲害及土壤肥力的下降。有研究表明,化肥配施有機肥可以提高土壤肥力,增加土壤線蟲總體數(shù)量,提高食細菌性線蟲和雜食/捕食性線蟲的數(shù)量,對植食性線蟲數(shù)量有一定的抑制作用[12],所以施入化肥對線蟲的影響具有明顯的雙面性。

3 EM菌對土壤線蟲群落特征的影響

EM菌是繼有機肥和化肥等常規(guī)肥料之后出現(xiàn)的一種新型肥料,它是由80多個微生物復(fù)合而成的復(fù)合型菌劑,能夠促進土壤中有機質(zhì)的分解,具有改良土壤、促進作物增產(chǎn)、提高作物品質(zhì)、減少農(nóng)藥和化肥用量等作用[13]。

關(guān)于EM菌對土壤線蟲群落的影響,學(xué)者們也有相對成熟的研究,如在研究EM菌肥和傳統(tǒng)堆肥對小麥地土壤線蟲群落特征的影響時,發(fā)現(xiàn)在采樣的大多數(shù)時間段,EM菌堆肥產(chǎn)生的土壤線蟲都比傳統(tǒng)堆肥后土壤的線蟲數(shù)量多,說明EM菌的施用可以促進土壤線蟲數(shù)量的增加,從而促進土壤中養(yǎng)分的循環(huán)。 EM菌能夠提高土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷的含量,降低土壤的容重,主要是EM菌堆肥中具有大量的微生物,它們的相互作用促進了有機質(zhì)的積累和分解,釋放出了更多的營養(yǎng)元素[14]。EM菌堆肥提高了土壤的礦質(zhì)氮含量,提升了土壤的氮礦化率,提高了土壤肥力,增加了作物產(chǎn)量,施用EM菌堆肥提高了土壤微生物的數(shù)量與活性[15]。EM菌堆肥處理可以促進植物根系生長,為生物的生長提供支持[16]。但是在土壤線蟲群落特征方面,EM菌提高了食細菌線蟲和食真菌線蟲的豐度,減少了植食性線蟲的豐度。

4 混合施肥對土壤線蟲群落特征的影響

混合施肥是指由機械方法將幾種單一的肥料混合或者與復(fù)合肥料混合而成,有時會加一些填充物,改善肥料的物理性質(zhì)。

有機肥雖然營養(yǎng)成分較高,但是肥效比較慢,化肥雖然起效快,但是過度施入會造成土壤肥力下降以及環(huán)境污染。如果對農(nóng)田單一地施用化肥還會造成土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的破壞。在研究有機肥配施化肥等方法對土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響中發(fā)現(xiàn),添加化肥的處理造成了線蟲數(shù)量的急劇減少,同時造成了線蟲種類的減少,這說明化肥會抑制線蟲的生長和繁殖,從而不利于土壤食物網(wǎng)的穩(wěn)定,而化肥減量50% 與有機肥配施可促進線蟲數(shù)量的增加[17]。但是在混施中發(fā)現(xiàn),隨著化肥施用量的增加,各類線蟲數(shù)量減少,說明化肥混施在一定程度上不利于線蟲的生長和繁殖。

與單施化肥相比,混合施肥能提高有益線蟲的數(shù)量,減少植食性有害線蟲的數(shù)量,緩解土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)。關(guān)于植食性線蟲的研究,發(fā)現(xiàn)化肥處理增加了植物寄生蟲豐度,導(dǎo)致線蟲群落營養(yǎng)結(jié)構(gòu)惡化,這可能降低了土壤線蟲群落對環(huán)境的抵抗力。

5 肥料在土壤線蟲防治中的應(yīng)用展望

對于線蟲病蟲害的防治,目前市面上使用較廣泛的是一些有毒化學(xué)試劑,這些化學(xué)藥品雖然對于植食性線蟲初期的抑制有一定的效果,但是隨著社會的進步,劇毒殺線蟲劑已不適合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所以要正確選擇和使用殺線蟲劑。將非農(nóng)藥防治方法與高效、低毒殺線蟲劑相結(jié)合,往往能更好地優(yōu)化土壤線蟲群落。如混合施肥和化肥減施均能抑制植食性線蟲數(shù)量的增加,肥料中加入菌肥,對植食性線蟲產(chǎn)生抑制作用,或者輔助殺蟲劑進行抑制[18]。蚯蚓糞是相較于化肥對線蟲群落有更積極影響的肥料,施入土壤后可以調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu),大大提高其透氣、透水和保水能力,改善土壤物理性質(zhì),為作物提供良好的生長環(huán)境[19-20]。EM菌肥作為新型肥料,能夠顯著改變土壤線蟲的群落結(jié)構(gòu),增加有益線蟲的數(shù)量以及豐度,可以帶來一定的經(jīng)濟效益。

目前,肥料加工技術(shù)在日新月異地變化,世界上較為新穎的肥料加工技術(shù)是美國優(yōu)馬公司的微碳技術(shù),微碳技術(shù)的核心是以風(fēng)化褐煤提取的有機物和礦物質(zhì)為材料,將這種核心材料加入礦物肥料中,有利于提高作物的養(yǎng)分吸收率,填充和彌補了礦物肥料的短板和缺陷,這些肥料作為新興肥料在未來也是可以考量研究并投入使用的。