全 文 ：第 26卷第4期
2006年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26，No．4
Apr．，2006
吉林黑土区不同施肥处理对农田土壤昆虫的影响
林英华 ，一，朱 平 ，张夫道 ’，彭 畅 ，高洪军 ，刘淑环
(1．中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林保护学重点实验室，北京 100091；2．中国农业科学院农业资源与
农业区划研究所，北京 100081；3吉林省农业科学院农业环境与资源研究中心，吉林公主岭 136100)
摘要：为研究不同施肥处理与农田土壤昆虫群落之间的关系，对吉林黑土区不同施肥处理对农田土壤昆虫群落的影响进行了研
究。在 12个处理小区内，即(1)撂荒(不施肥、不耕作、不种植 ，ABAND)、(2)对照(种植、不施肥，CK)、(3)施氮肥(N)、(4)施氮磷
肥(NP)、(5)施氮钾肥(NK)、(6)施磷钾肥(PK)、(7)施氮磷钾化肥(NPK)、(8)施氮磷钾化肥+有机肥处理(有机 N和化肥N的比
例为 2：1)(M1NPK)、(9)增加 50％用量化肥配施有机肥(1．5 MNPK)、(10)化肥配施秸秆(SNPK)、(11)玉米、大豆 2：1轮作，施肥
量同处理 8(Rot)、(12)施氮磷钾化肥 +有机肥处理(有机 N和化肥 N的比例为 1：1)(M NPK)，共采集 144个定点土壤样品。通
过手捡法和改良干漏斗法(M0dified Tulgren)共获得土壤昆虫 9922只(未知标本 187只)，隶属 9目48科。调查结果显示，12种
施肥小区内，大型土壤昆虫个体数和类群数依次是 ：ABAND>NP>N>1．5MNPK>Rot．>PK>NK>NPK>M2NPK>CK>Ml NPK
>SNPK，N>NK>ABAND： 1．5MNPK>NP=NPK>PK>CK=Rot．>M2NPK=M1 NPK>SNPK；中小型土壤昆虫数依次是ABAND
>1．5MNPK>PK>M2NPK>CK>Rot．>NPK>SNPK>NK>NP>N>Ml NPK，Rot． >NPK>ABAND；NP =1．5MNPK=PK=NK=
M，NPK ：CK：M，NPK：SNPK>N。大型土壤昆虫个体数和类群数撂荒中分布最多．中小型土壤昆虫则分别在撂荒和轮作中分
布最多。多样性分析表明，1．5MNPK处理中大型农田土壤昆虫组成最丰富，M．NPK处理中小型农田土壤昆虫组成最丰富；CK处
理与其他 11处理之间群落相似程度最小．Rot．与其他处理之间的群落相似程度较大。Kruskal—Wallis检验法分析表明，施肥对
农田土壤昆虫分布影响极显著(X。 ⋯ =10．25，P
影响不平衡，其中对农田土壤昆虫个体数影响最大，对中小型土壤昆虫均匀性影响最小。
关键词：土壤昆虫；类群特征；土壤性质；主成分分析
文章编号：1000．0933(2oo6)o4 1122．o9 中图分类号：Q142．Q145，Q958 文献标识码：A
Efect of diferent fertilizer treatments on crop soil insect community at Black soil
district in Jilin Province
LIN Ying—Hua 一，ZHU Ping~
，
ZHANG Fu—Dao。’
， PENG Chang ，GAO Hong—Jun ，LIU Shu—Huan (1． t Protecti
Laboratory，SFA．Research Institute of Forest Ecology Environment artd Protection，CAF，Beijing 100091，China；2．Institute of agricultural rf$oH．rce$and regioaal
planning．CAAS，Beijing 100081，China；3，Jilin Academy ofAgricultural Sciences，Centreofagricultural environment and resource，Gongzhuling，Jilinprovince
136100，China)．Acta Ecologica Sinica，2006，26(4)：1122—1130．
Abstract：The effect of different fertilizer treatments on soil insect community at the black soil district in Jilin province was
investigated in Aug．2003．In 12 types of treatments，namely abandonment(ABAND)，no—fertilizer treatment(CK)。nitrogen
fertilizer(N)，nitrogen and phosphor fertilizer(NP)，nitrogen and potassium fertilizer(NK)，phosphor and potassium fertilizer
(PK)，nitrogen and phosphor and potassium fertilizer(NPK)，NPK with organic mater(fertilizer N：organic N=1：2)(Ml NPK)，
基金项目：科技部社会公益研究专项资金资助项目(2000．177)
收稿目期：2004．12，24；修订日期：2005．O8．3O
作者简介：林英华(1966一)．女．黑龙江人，博士，主要从事动物生态学和土壤生态环境研究．E—mail：linyinghua@263．net
*通讯作者 Coresponding auth0r
致谢：本研究在吉林国家黑土土壤肥力与肥料效益监测站完成，中国林业科学研究院J萧刚柔}研究员、杨秀元先生协助鉴定部分标本．在此一井
致谢
Fotmdation item：The project wa8 supported by Special Fund of the Social Public Welfare of the Ministry of Science And Technology(No．2000-177)
Received d丑te：2004一l2—24：Accepted date：2005—08—3O
Biography：LIN Ying-Hua，Ph．D．，mainly engaged in zoological ~ology ＆ ecology and environment of soil．E-mail：linyinghua@263．net
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150％ NPK fertilizer with organic matter(1．5 MNPK)，NPK with straw(SNPK)，Rotation(mai soybean：2：1)and the quantity
of fertilizer being the same as(M1NPK)(Rot)，NPK fertilizer with organic mater(fertilizer N：organic N：1：1)(M，NPK)，144 80il
samples had been collected and 9922 soil insects(187 unkown)individuals，belonging to 9 Orders and 48 families were 0btained
by hand-sorting and modifed Tulgren methods
． The result showed that the number of individua1 and gr0up，the macrofauna
reached their peaks in abandonment and N treatment，respectively，while mesofauna and microfauna in aband0nment and rotati0n
treatments showed that the distribution of the soil insect was related to fertilizer treatment
． Of the 1 2 treatments，most dominant soil
insect composition of the macrofauna was in 1．5MNPK，while mesofauna and microfauna were in M1 NPK
， the similafitv c0efficient
between CK aI1d other treatments was general low，and between rotation and other treatments general greater
． The re8uIt bv
Kruskal—Wallis test indicated that the distribution of the crop soil insect was significantly impacted by different fertilizer treatments
(X0 05(11)=10．25，P
， showing the efect of
diferent fertilizers on inner environment of the soil ecosystem and then proceeded to the soil fauna communitv
． The resuIt bv
principal component analysis showed that the diversifed fertilizer did not evenly efect on the soil insect，of which the greatest the
number of cropland soil insect individuals，the least evenness of meso．and microfauna．
Key words：soil insect；group character；soil property；principal component analysis
随着人口压力增大和集约化生产水平的不断提高，农林土壤大量施用化肥、农药等化学物质所导致土壤
肥力、土壤生产力和土壤环境质量的改变，正在不断得到世界范围内的共同关注。长期以来，科学家大多认为
人为活动主要引起空气与水资源的质量退化，很少认识到土壤质量也会在不同的利用与管理条件下发生严重
退化。
土壤动物在土壤形成和发育过程中起着主导性作用。农业生产活动，如耕作等管理方式影响着土壤动物
的分布、种类和数量 ]¨。一方面土壤动物数量和栖息环境陋 受耕作方式的影响，土壤性质与土壤动物之间存
在一定的联系 ；另一方面土壤动物群落或种群特征又反作用于农业生态系统，如影响营养物质氮、磷含量和
农作物长势 】。近年来，随着全球对生物多样性及其保护和全球环境变化的关注，土壤动物区系和土壤动物
多样性的研究也已经成为土壤生态学研究的热点和前沿 硼]。
国家黑土土壤肥力与肥料效益长期监测基地是 1990年建成并正式实施土壤肥力与肥料效益长期监测试
验的9个监测基地之一。试验采用大田定位方法，共设 12个处理。本研究于2003年 8月对 12种施肥农 田土
壤动物群落进行调查的基础上，利用多元统计方法对长期施肥对农田土壤动物群落影响进行分析，探讨长期
施肥对土壤动物群落影响的机制。
1 研究地概况与研究方法
1．1 研究地概况
研究地位于吉林公主岭吉林省农科院“国家黑土土壤肥力与肥料效益监测基地”，海拔高度 150—222m，
年均气温5—6℃，年降水量 500—650mm，降水多集中在 7～8月份，约占全年 60％ 70％。无霜期为 120—
140d，有效积温 2600—3000E，为一年一季雨养农区。土壤分类上属于黑土土类，黑土亚类，肥黑土土种。
该基地设 12个试验处理，小区面积为 400m ，顺序区组排列，种植方式为玉米连作。其处理分别为(1)撂
荒(不施肥、不耕作、不种植，ABAND)、(2)对照(种植、不施肥，CK)、(3)施氮肥(N)、(4)施氮磷肥(NP)、(5)施氮
钾肥(NK)、(6)施磷钾肥(PK)、(7)施氮磷钾化肥(NPK)、(8)施氮磷钾化肥 +有机肥处理(有机 N和化肥 N的
比例为2：1)(M，NPK)、(9)增加50％用量化肥配施有机肥(1．5 MNPK)、(10)化肥配施秸秆(SNPK)、(11)玉米、
大豆2：1轮作，施肥量同处理 8(Rot)、(12)施氮磷钾化肥 +有机肥处理(有机 N和化肥 N的比例为 1：1)
(M2NPK)。化肥氮、磷、钾分别用尿素、磷酸氢二铵和硫酸钾，有机肥采用猪厩肥，玉米秸秆用量 7500kg／hm
(风干)。
1．2 农田土壤动物采集方法
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1124 生 态 学 报 26卷
2003年8月，取 0 20 cm耕层土壤对土壤昆虫进行调查。在每个小区的对角线上取 3个点，分 0—5、5—
1O、lO 20分层取样，中小型土壤昆虫采用改良干漏斗分离法(Modifed Tulgren)，取样面积分别为 0．1m×
0．1m。大型土壤昆虫采用手捡法，仅对 0 5土层取样，取样面积分别为 0．2m×0．2m。两种方法共采集土样
144个。土壤昆虫体型大小依据在食物分解过程中作用进行分类 。
1．3 土壤理化性质分析方法
按照《国家土壤肥力与肥料效益长期监测研究技术规程》：有机质采用丘林法(180。油浴)；全 N采用
K2S04．CuS04．Se消化、半微量凯氏法；全 P采用碱熔一钼锑抗比色法；速效 K采用 1mol／L NH4OAC浸提一火焰光
度计法；速效 P采用 Olsen法；土壤容重采用环刀法；土壤孔隙度采用计算法；土壤 自然含水量采用数量法。
pH采用酸度计法测定。田间持水量采用容重环法。
1．4 数据分析
群落多样性指数采用 Shannon—Weiner index、Pielou均匀性指数、Simpson index和Jaccard(q)指数，即：
日 =一∑ ln
js= | s
q= c／(。+b～c)
式中，pi为类群i占类群总个体数的比例，S为类群数，Ⅳ为群落总个体数， 为第 i个种的个体数，凸，b分别
为群落 A、群落 B的类群数，c为两类群的共有类群数。
类群数量等级 个体数量占全部捕获量 10％以上为优势类群，介于 1％ 一10％之间为常见类群，介于
0．1％～1％为稀有类群，0．1％以下的为极稀有类群，本文将优势类群和常见类群统归为主要类群，稀有类群
和极稀有类群统归为其他类群。
采用非线性统计分析方法 Kmskal—Walis检验法分析不同施肥对土壤昆虫分布的影响；主成分(主分量)
法分析 l2种施肥与农田主要土壤动物群落之间的关系。所有运算通过 SAS软件进行。
2 结果
2．1 土壤主要理化性质
表 1可见，不同的施肥措施对土壤理化性质有不同的影响。土壤的理化性质随着施肥方式的改变而改
变，与对照相比，增施有机肥可以使土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量增加；田间持水量也有不同程度的
增加；土壤容重略有减少。
衰 1 2000年黑土区不同施肥条件下主要土壤特征
Table 1 Chief traits of black soil applied diferent fertilizers at 2000
*下同 the$flme below
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4期 林英华 等：吉林黑土区不同施肥处理对农田土壤昆虫的影响 l125
2．2 农田土壤昆虫群落组成与类群特征
2．2．1 农田土壤昆虫群落组成 在 12块试验小区内，共获得土壤昆虫9922只(未知标本 187只)，隶属9目
48科。其中双尾目由于个体数较少，将其科合并进行统一计数(表2)。从表2中可见，本调查共采集到大型
土壤昆虫39类，优势类群2类：蚁科、隐翅虫科，常见类群17类：步甲科、隐翅虫科(幼)、蚜科、摇蚊科、叶甲科
(幼)、长扁甲科、虻科、水虻科、蝽科、叶甲科、叩头甲科、苔甲科、出尾覃甲科、土蝽科、鳃金龟科、拟步甲科、金
龟甲科(幼)，优势类群和常见类群两者占总个体数的91．32％；中小型土壤昆虫 9类，优势类群4类：棘跳科、
球角跳科、等节跳科、疣跳科，常见类群 3类：长角跳科、双尾目、圆跳科，优势类群和常见类群两者占总个体数
的99．22％；其他均在 0．10％以下，为稀有或极稀有类群。
衰2 长期定位施lfld~区中农田土壤昆虫组成(个)
Table 2 Composition of cropland soil insect at long term fertilization plots In black soil at Jtnlin(ind．)
类别Taxa 大小Size ABAND CK N NK NP PK NPK MlNPK 1．5MNPK SNPK Rot． MzNPK Perc． ． Gu
双尾目Diplura Meso]micm 20 1 18 5 5 1 10 24 11 36 11 1．55 0
弹尾目Colembola
棘跳科Onychiuridae Meso／micm 783 343 245 361 276 520 260
球角跳科Hypogastmfidae Meso／micw 313 244 16o 162 180 198 144
疣跳科Neanuridae Mesolmicto 61 27 I 16 28 13 lO
等节跳科Isotomidae Meso]micm 38 158 55 65 56 142 330
长角跳科Entomobryidae Mesolmicm 22 15 23 32 23
圆跳科Sminthuridae Mesolmicro 5 28 10 6 9 II 2
短角跳科Nelidae Meso／micro 3
长角长跳科Omheselidae Mesolmicm 3 13
直翅目Orthoptem
蝗科Acrididae Macro I
蟋蚌科 Grylidae Macro 2
蝼蛄科 Grylotalpidae Macro 1
革翅目Dermaptem
蠼螋科Labiduridae Macro 1 1
缨翅目Thysanoptera
蓟马科Thripidae Macm
同翅目Homoptera
蚜科Aphididae Macro 3 2 2 I
大叶蝉科Tetgelidae Macro I
半翅目Hemiptera
蝽科 Pentatomidae Macm 1 1 2 3
土蝽科Cydnidae Macro 2 3 1
花蝽Anthocoridae Macro I I 2
长蝽科Lygaeidae Macro I
鞘翅目Coleoptera
步甲科Carabidae Macro 5 I 2 4 4 3 3
长扁甲科Cupedidae Macro I 2 3 8
埋葬甲科Silphidae Macro I I
隐翅虫科Staph)rlinidae Macro 4 33 2 31 8 I
叩头甲科Elateridae Macro I
锯谷盗科 Silvanidae Macro 2
毛蕈甲科Biphylidae Macm 1
薪甲科Lathrididae Macro I
拟步甲科Tenebrionidae Macro I 5
金龟甲科Scarabaeidae Macro I
粪金龟科ce lnlpidae Macro I
鳃金龟科Melolonthidae Macro 2 2 3
丽金龟科Rutelidae Macro 1
叶甲科Chrysomelidae Macro 1 1 6 1
象甲科Curculionidae Macro 1
苔甲科Scydmaenidae Macro
139
铝
l11
33
62
3
452
238
5
233
31
4
2 2
l
2
1
258
186
91
98
30
7
2
1
6
1
365
152
255
36
32
9
16 4
7
47．69 * ** 0
22．22 ** * 0
10 08 ** * 0
13．73 ** * 0
2．81 ** 0
1．14 ** 0
0．04 0
0．72 0
0．18
0 36
0．18
PIl
PIl
PIl
0 36 0
0 36
3．44
0．36
1．99
1 27
0 73
0．18
6．16
2．89
0．36
l9．89
1．63
0．36
0．18
0．18
1．o9
0．72
0．18
1．27
0 18
1．99
0．18
1 45
PIl
PIl
PIl
PIl
PIl
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S h S 曲 S (3
*
* * * * * * * *
* * * * * * * *
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墟囊 2
棒角甲科Pau~fidae Macm
扁甲科Cucujidae Macm
出尾覃甲科Seaphididae Macro
伪叶甲科l~ ida~ Macro
坚甲科Colydidae Maem
双翅目Diptera(1arva)
鹬虻科Rhagioaidae
播蚊科Chironomidae
蝇科Muscidae
瘿蚊科 Cecidomyidae
水虻科shdomyidae
虻科Tabanidae
膜翅目Hymenoptera
叶蜂科Tenthredinidae
蚁科Fonnicidae
鞘翅目Coleoptem(1arva)
步甲科Carabidae
隐翅虫科 Staphylinidae
金龟甲科Scarabaeidae
鳃金龟科Melolonthiclae
叶甲科Chry6omefid~
象甲科Curcu]ionidae
未知种类 Unknown
弹尾目Colerahola
鞘翅目成虫Colcoptem imago
鞘翅目幼虫Coleoptem larva
双翅目幼虫 Diptera
成虫 Unknown imago
幼虫 Unknowil larva
总计 Tota1
个体数 Individual
类群数Group
Macro
M丑cm
M丑cro
MaCID
Macro
Mac10
M8CrO
Macro
5
l
1
133 1
Macid
Macid
Macid 1
Macm
Macro 6
Macro
2
1
4
2
2
1
6 2
4
5
1
5
1
4 2 4 7
1
5 4 1 2
5
1
2
2
l1
4
2
2
Mesol mi{31"0 1242 816 475 651 586 912 763 406
MacIo 160 15 72 28 82 33 25 13
Me8o／micro 7 7 6 7 7 7 8 7
Macro 15 8 21 l1 17 10 l1 7
988
46
7
15
2
3
1
2 3 3
5 1
3
55
1 2
14 24 l1
6 10 l1
6 2
681
12
7
6
802
42
9
8
86o
24
7
7
0．18
0．54
1．45
0．18
0．36
0．18
3．44
0．73
O，36
2．54
2．72
0．36
29．29
0，18
4．34
1．08
0．36
3．25
0 36
Pr
Pr，D
F
F／S
Ph
C0／S
g-g- 0
Pr
PIl，F
g-g- S
．16* Pr／S
Pr
．16．16 Pr／F
** Ph／Co
Ph／Co
** PIl
Ph
Perc．：百分 比 Percent；Deg，：多度 Degree；Gu．：功能类群 Guild；Meso／micro：中小型 Meso and mierofaun。Marco：大 型 Macrofauna；Ph：植食性
Phytophage；D：枯食性 Debris．feeder’8；Ca：尸食性 Cadaverlcoles；Co：粪食性 Coprophages；F：Fungivomus forms菌食性，Pr：捕食性 Predators；s：腐食性
Saprozoie；O：杂食性 Oamivores；***优势类群 Dominant Group；**常见类群 Common Group
吉林黑土农田土壤昆虫营养功能类群较多的是植食性(33．33％)、杂食性(19．O5％)和捕食性(15．87％)昆
虫，最少的是枯食性昆虫(1．59％)。
在这些优势类群和常见类群中，除拟步甲科、叩头甲科、水虻科、叶甲科(幼虫)和叶甲科成虫仅分布在 5
种施肥小区外，其他均分布在 6种施肥处理中，因此可以认为，这些优势类群和常见类群为吉林黑土区的主要
土壤昆虫，在农田生态系统中发挥着重要作用，稀有和极稀有类群是对农田环境变化中的敏感类群，仅在某一
时期及土壤条件适宜时，其数量会逐渐增加，并成为某一时期的常见类群，其分布见表2。
2．2．2 类群特征 整体而言，12种施肥处理中捕获的大型 、中小型农田土壤昆虫的个体总数和类群数变化
趋势不一致(表2)。大型土壤昆虫的个体数和类群数依次是 ABAND>NP>N>1．5MNPK>Rot．>PK>NK>
NPK>M2NPK >CK> Ml NPK> SNPK，N >NK >ABAND = 1．5MNPK> NP=NPK > PK >CK =Rot．>M2NPK =
M1NPK>SNPK；中小型土壤昆虫数则是 ABAND>1．5MNPK>PK>M NPK>CK>Rot．>NPK>SNPK>NK>NP
>N>Ml NPK，Rot．>NPK>ABAND=NP=1．5MNPK=PK=NK=M2NPK =CK=MI NPK =SNPK>N，表明农
田土壤动物类群分布与施肥处理有关。
从群落多样性与均匀性分析中可以看出(表 3)，大型农 田土壤昆虫多样性指数和均匀性指数依次是
O
*
*
*
m 2 3 2
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4期 林英华 等：吉林黑土区不同施肥处理对农田土壤昆虫的影响
1·5MNPK>NK>NP>PK>NPK>N>M2NPK>CK>SNPK>M
l NPK>Rot．>ABAND、NPK>PK>1．5MNPK>NK
>M2NPK>SNPK>NP>Ml NPK>CK>N>Rot
． >ABAND，辛普森优势度指数基本上相反，即ABAND>N>Rot．
>CK>MlNPK>NP>SNPK>M2NPK>PK>NPK>NK>1
．5MNPK，说明 1．5MNPK处理中大型农田土壤昆虫组
成最丰富，NPK处理分布不均匀；中小型农田土壤昆虫多样性指数和均匀性指数依次是 M
．NPK >SNPK >
M2NPK>CK >NP >1．5MNPK >Rot．>NK >NPK > PK >N > ABAND
、 Ml NPK > SNPK >M，NPK >CK >NP >
1．5MNPK>NK>NPK>PK>Rot．>N>ABAND，辛普森优势度指数依次是 ABAND>PK>N>NK>R0t．>NPK
>NP>1．5MNPK>CK>M：NPK>SNPK>MtNPK，说明M NPK处理中小型农田土壤昆虫组成最丰富，且分布最
均匀，如表3。
由于不同施肥之间中小型土壤昆虫共有数较多，因此将土壤昆虫类群数合并统一计算不同施肥间的相似
指数。其中1．5MNPK处理与 N处理之间的类群相似指数最大，其次是 1．5MNPK处理与 R0t．之间以及 R0t．与
ABAND相似指数，而 NP处理与 cK处理之间最相似指数最小(表 3)，表明 1．5MNPK处理与 N处理之间的类
群最相似，其次是 1．5MNPK处理与 Rot．之间以及 Rot．与 ABAND，而NP处理与 cK处理之间的类群相似程度
最小
裹 3 不同施肥条件下农田土壤昆虫的多样性指数和相似性指数
Table 3 The diversity and similarity index of soil fauna to diferent fertilizers
2．3 施肥对农田土壤昆虫群落的影响
2．3．1 农田土壤昆虫群落与土壤理化性质之间的关系 Kruska1．Walis检验法分析表明，不同施肥处理对农
田土壤昆虫类群分布影响差异极显著(X。．㈣I)=10．25，P<0．05)，反映出不同施肥处理对土壤生态系统内部
环境，进而对土壤动物群落产生的影响。相关分析表明，大型土壤昆虫个体数与土壤含水量呈显著的相关关
系(．0<0．001)，而其类群数与容重(r=0．5524)、含水量(r=一0．7658)、孔隙度(r=一0．5109)、田间持水(r=
一 0．6028)、全 N(r=一0．5927)、有机质(r=一0．5227)均呈显著的相关关系(P<0．005)；疣跳科与容重(r=
一 0．5674)、孔隙度(r=0．5653)、田间持水(r=0．6867)、pH(r=0．5504)、全 N(r=0．5902)、有机质(r=
0．6084)均呈显著的相关关系(10<0．001)；球角跳科与容重(r=0．5285)、孔隙度(r=一0．5212)和有机质(r=
一 0．5218)，以及蚁科与含水量(r=一0．5597)均呈显著的相关关系(P<0．005)，其他相关性不显著。
2．3．2 不同施肥对主要农田土壤昆虫群落的影响 主成分分析也称主分量分析，是考察多个定量(数量)变
量之间相关性的一种多元统计方法，其目的是将分散在一组变量上的信息集中到某几个综合指标(主成分)上
的探索性统计分析方法。
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生 态 学 报 26卷
选取 12种施肥小区中6类优势类群、主要农田土壤昆虫个体数、其他个体数、总个体数、类群总数 、大型
以及中小型土壤昆虫类群多样性和均匀性 14个因子与 12种施肥处理之间的关系进行分析。
根据特征向量和权重系数，得出2个主成分与原 12项指标的线性组合：
yl：0．3171ZI+0．3175z，+0．3179z +0．3173z4+0．3096z5+0．3139z6+
0．3172z，+0．3182zB+0．3072z9+0．3143zl0—0．0569zll一0．0659zl2
，， ： 一0．038zl一 0．060z2—0．0252z3—0．0163z4—0．0485z5+0．0367 6—
0．0250z，+0．0023z8+0．0983z9+0．0632zl0—0．6575zl+0．7400zl2
式中，Zi：(z⋯ ，⋯，z ) =(1，2，⋯，P)，z 为 经标准化的数值。z =(z z ⋯， ) f=(1，2，⋯，
P)，Zi为 ，经标准化的数值。
在第一主成分方程 Y。表达式中，第一特征向量的各个分量除了指标 z。 、z。：的指标低于其他指标且较
小，均在 0．32附近，说明除这两种处理方式(轮作和 M NPK)外，其他 l0种施肥处理对土壤昆虫均有影响；第
二主成分方程 Y：表达式中，指标 z。 、z。 系数明显比其它指标系数大，且符号相反，说明第二主成分集中刻画
了轮作和 M NPK对土壤昆虫类群的影响能力，即轮作对土壤昆虫优势类群具有负向作用，而 M：NPK则具有
正向作用，但对其它的解释不明显。
在第一主成分的特征值向量中，第一主成分对农田土壤昆虫个体总数影响最大，其特征向量为 6．9872，其
次对主要个体数量的影响，其特征向量为6．8992，再次是对棘跳科的影响，其特征向量为 2．0243；第二主成分
特征向量前3位分别为 2．1034、1．6258、0．9517，对疣跳科、其他个体数和蚁科的贡献较大。表明第一主成分中
12种定位施肥处理对土壤昆虫个体数综合影响最明显，其次是主要个体数 ，再次是棘跳科，对其他个体数和
中小型土壤昆虫均匀性影响最小；第二主成分则对疣跳科综合影响最大，其次其他个体数，再次是蚁科，而对
中小型土壤昆虫均匀性和多样性影响最小。从评价值大小看，第一主成分特征向量最大为 6．9872，最小值为
一 1．8989，相差较大，即各种施肥对农田土壤动物个体数影响最大，对中小型土壤昆虫均匀性影响最小，表明
施 巴处理对土壤昆虫类群影响不平衡。
3 讨论
3．1 黑土区农田土壤科昆虫组成与类群特征
黑土区农田土壤昆虫组成主要与采集时段和长期定位施肥所导致的土壤理化性质变化有关。本次采样
时间正值雨季，且采集时间段在雨后 2—4d之间，土壤湿度相对较大。由于土壤水分是氧的载体，一些气管系
统不发达的土壤昆虫，如弹尾类只有在高湿的条件下才能呼吸，少数底栖性或两栖性昆虫幼虫，如叶甲类、双
翅目幼虫，以及一些需要高湿度或饱和状态湿空气的土壤的一些喜湿性土壤昆虫幼虫，因土壤湿度增大而导
致其增加，大型土壤昆虫个体数与土壤含水量间、弹尾 目疣跳科与田间持水间存在显著的正相关关系也说明
了这一点，因此本次调查到的土壤昆虫个体数较为丰富。
在 12个施肥小区内，共有类群 6个，与对照(CK)相比，除 SNPK、M。NPK和 M：NPK外 ，其他 8种施肥农田
土壤昆虫主要类群数量均有增加，其中撂荒地大型土壤昆虫和中小型土壤昆虫优势类群和常见类群个体总数
增加最多，且蚁科、球角跳科和棘跳科昆虫个体数量增加最多，均在 1倍以上。优势类群 Colembola数量在单
施 NPK条件下，土壤昆虫数量并未出现增加，但在 PK、Rot．、M：NPK和 1．5MNPK施肥处理中，却呈明显地增加
(表 2)，说明不同施肥处理均对土壤动物具有一定的影响，但其影响因施肥处理不同而不同，其中单施 NPK情
况下，优势类群 Colembola数量的变化与 Bardget等 。。对施用 NPK使草原土壤动物的优势类群 C0lemb0la数
量增加存在一定的差异。
从物种多样性角度看，有机肥与化肥配施导致土壤昆虫生物多样性增高，如大型农田土壤昆虫多样性指
数最高的是 1．5MNPK处理、中小型农田土壤昆虫多样性指数最高的是 M．NPK处理；某些物种由于环境变化，
数量产生增长，导致个体数量分配不均匀，如大型农田土壤昆虫 NPK处理，优势现象突出。
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4期 林英华 等：吉林黑土区不同施肥处理对农田土壤昆虫的影响
Jaccard(q)指数是群落相似性分析中较常用的分析方法，适于某个类群存在或不存在的二元数据，其数值
大小反映群落之间的相似程度，数值越大，表明两个群落之间越相似。采用该指数对 12种施肥农田土壤昆虫
群落的相似性进行分析，总体而言，cK处理与其他 11处理之间群落相似程度最小，其次是 SNPK，而 Rot
．与
其他处理之间的群落相似程度较大，这可能与由于CK小区长期种植、不施肥导致土壤肥力下降有关，在本研
究 CK小区主要表现为土壤容重增大、土壤孔隙度降低、有机质含量减少，土壤昆虫类群数减少；Rot．则与之相
反，土壤昆虫类群数增加，尤其是重小型土壤昆虫的类群数。
3．2 土壤理化性质改变对土壤昆虫优势类群的影响
农田土壤由于受地表覆被物、耕作制度、生物量归还土壤的方式等因素的影响，土壤中的有机质来源多受
人为因素的影响。
土壤有机质是土壤昆虫主要能量来源，增加其含量势必影响土壤昆虫群落组成。长期定位试验研究表
明 ¨，单施化肥和无肥区有机质含量呈缓慢下降趋势；撂荒和有机配施无机肥区有机质含量则呈增加趋势，
且撂荒增加最多；SNPK区有机质含量变化很小。本研究土壤动物个体数量和类群数变化与土壤有机质变化
不一致，其中大型土壤昆虫类群数、疣跳科、球角跳科与有机质(r：一0．5227，0．6084，一0．5218)均呈显著的负
相关(I。<0．005)，土壤全氮与农田土壤昆虫的相关性与土壤有机质结果相同，这与许多学者土壤昆虫的数量
常常与土壤有机质的含量呈比较明显的正相关关系存在着一定的差异。
土壤 pH通常对动物的分布是一限制因素，而不同地区的动物由于对环境长期适应的结果，因而生存范
围波动较大，在酸性土壤中，随着土壤的酸性减弱，土壤昆虫多样性增加。黑土区由于受长期施肥的影响，与
对照(pH =7．65)相比，11种施肥小区的土壤酸性有所增强，介于 6．03～7．58之间，但酸性仍然较弱，因此土
壤昆虫受土壤酸性影响较弱，其多样性有所增加。
土壤容重和孔隙度是评价农业土壤的松紧程度和宜耕状况的指标之一。土壤容重的数值大小受土壤孔
隙大小影响，且呈负向相关。土壤动物在促进土壤团聚体的形成、提高孔隙方面具有主要的作用。从本次调
查来看，土壤容重的数值与土壤孔隙呈显著的负相关(r=一0．9860，P<0．005)。土壤昆虫与土壤容重以及与
土壤孔隙度的分析表明，土壤容重分别与大型土壤昆虫类群数以及球角跳科昆虫存在明显的正相关(r=
0．5524，0．5285，P<0．005)，而与疣跳科存在显著负相关(r=一0．5674，P<0．005)，而三者之间与土壤孔隙度
间相关关系恰与土壤容重间的关系相反。
3．3 不同施肥处理对主要农田土壤昆虫的影响
主成分分析的目的之一是简化数据的结构，减少变量的个数。由于主成分 中前两个主成分保 留了
91．65％的原始信息，损失的信息仅为 8．35％，因此确定两个主成分指标分析不同施肥处理对农田土壤昆虫类
群的影响。但由于第一主成分中 10负荷值大致相当，没有包含其他因子的信息，因此本文对第二主成分作了
进一步分析，确定了轮作和 M NPK之间对土壤昆虫群落影响，确定轮作对土壤昆虫中群发展具有负向作用，
而施人适量的有机肥有利于土壤昆虫中群生存和发展，但对其他的影响解释不清。在综合评价指标上，第一
主分因子对土壤昆虫总个体数的影响最大，这与 Lindberg等 的研究结果一致，即施肥会引起土壤动物数量
发生较大负的变化，但所不同的是第一主分因子对类群的影响并不最小，其原因有待探讨。
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