文摘
生态系统工程师蚂蚁和白蚁等发挥重要作用在热带土壤的肥力。理化分析从而进行一些收集的树栖蚁巢芒果(Mangifera籼),布什芒果(Irvingia gabonensis)、可乐(可乐nitida),newbouldia植物(Newbouldia光滑的),和石油的豆科植物(Pentaclethra macrophylla)和地面的白蚁巢,Odontotermes sudanensisSjost。在尼日利亚(等翅目:白蚁科)。树栖巢,尤其是那些的m .籼化学成分中,明显更丰富,相比ground-termite巢或邻近的土壤的影响。可用水资源能力的巢穴m .籼(60.0%)显著高于其他网站或位置采样。在生物结构sandy-loamy纹理,相应的邻土砂质或sandy-loamy。土壤由蚂蚁和白蚁工作有更大比例的silt-sized(17.9和9.7),泥级(19.2和9.3)的损害coarse-sized粒子(51.2和60.9)和fine-sand-sized粒子(11.7和20.1)相对于邻近的土壤。一般来说,生物结构348%富裕比相应的邻土P;一个属性,拥有一个强有力的承诺在生物修复和生物强化土壤尤其是在修正案。
1。介绍
Tropical-derived草原生态系统往往主导补丁的树栖ant和生长在地面上的白蚁巢穴(≈5成堆/米2)。蚂蚁是无处不在的、多样化和丰富的热带生态系统和代表80%的动物生物量(1]。树作物具有巨大的经济意义在尼日利亚的森林,和蚂蚁住在那些树深刻影响生态系统动力学通过修改、维护、和/或创建其他生物的栖息地森林生态系统(2]。
生态系统工程师蚂蚁和白蚁等发挥重要作用在热带土壤的肥力。理化分析从而进行一些收集的树栖蚁巢芒果(Mangifera籼),布什芒果(Irvingia gabonensis)、可乐(可乐nitida),newbouldia植物(Newbouldia光滑的),和石油的豆科植物(Pentaclethra macrophylla)和地面的白蚁巢,Odontotermes sudanensisSjost。在尼日利亚(等翅目:白蚁科)。树栖巢,尤其是那些的m .籼化学成分中,明显更丰富,相比ground-termite巢或邻近的土壤的影响。可用水资源能力的巢穴m .籼(60.0%)显著高于其他网站或位置采样。在生物结构sandy-loamy纹理,相应的邻土砂质或sandy-loamy。土壤由蚂蚁和白蚁工作有更大比例的silt-sized(17.9和9.7),泥级(19.2和9.3)的损害coarse-sized粒子(51.2和60.9)和fine-sand-sized粒子(11.7和20.1)相对于邻近的土壤。一般来说,生物结构348%富裕比相应的邻土P;一个属性,拥有一个强有力的承诺在生物修复和生物强化土壤尤其是在修正案。
蚂蚁和白蚁的分解者已报告作为土壤形成的基础(3]。的一些结果,这种分解是土壤养分释放这些生物。广泛的作品已经完成养分循环,土壤形成和土壤结构修改这些动物。李和培养(4)观察到蚂蚁和白蚁的活动与非生物物理和化学过程调节土壤肥力和抵消土壤退化的物理和化学过程。Leprun和Roy-Noel5),波伊尔(6],Mahaney et al。7]报道显著增加成堆的矿物学性质由蚂蚁和白蚁。Jouquet et al。8)和霍尔特和理9]发现浓缩在矿物营养物质(例如,NH4+,没有3−)和可交换阳离子(例如,Ca2 +、镁2 +K+和钠+)在生物(巢)白蚁结构相比,周围的土壤。科等。10mcmahon), et al。11),Kristiansen et al。12)和Jouquet et al。13]还发现通过白蚁对土壤的影响,他们的生物结构可以在景观构成补丁,提高土壤养分对植物的可用性。收割机蚂蚁的巢穴Pogonomyrmex barbatus通常含有更高浓度的有机物、氮和磷比周围的土壤14]。比较研究了Jouquet et al。15在巢由蚂蚁和白蚁透露了一些土壤养分的变化特性。他们建议这些变化可能是由于更大的垃圾与蚁巢相对于白蚁巢,也可能是负责植物的形态和性能变化在任何农业生态学和植物群落的组成。
非常特殊的生物结构由蚂蚁是所谓的蚂蚁花园(2]。Jouquet et al。2)还表示,已经建立了一个明确的协议之间的植物对土壤的偏好被白蚁活动和白蚁偏好改变植物生长在自己的巢穴。蚂蚁也已报告能够筑巢的纸箱材料围绕附生植物的根从而发展人工土壤聚合(16,17]。巴克利(18)指出,直接蚂蚁的工程活动的积极影响在于蚂蚁之间的互惠关系的发展和附生植物,即蚂蚁利润从根部形成不可分割的一部分,鸟巢和增加它的结构稳定性和丰富的食物源接近鸟巢。因此可以认为这些土壤工程师间接侵犯自己的殖民地健身(即通过可用性增加。仙女,更好的营养,高有翼的生产和生存)[2]。
虽然这些生物的生物结构已被证明影响土壤质量,微生物活动,和植物,很少的信息可用的营养状况差异巢基于筑巢区土壤,土壤生物群,位置。因此我们想测试假设巢衬底(网站)不影响窝巢土壤性质和土壤属性不是最初的反映土壤特性影响时,工程师。因此本研究的目的是确定生物结构的物理化学性质与他们的栖息地和生物巢穴和比较这些巢穴的特点及其附近土壤表面。土壤粒度分析被用来评估土壤的物理性质。土壤的化学性质是由评估他们的C, N,有机质、基本饱和,阳离子交换量(CEC),可交换的基地、pH值和P-contents,以及他们在水和氯化钾。确定可用性的化学营养植物,从而评估的相对重要性不同生态系统土壤特性,我们也估计可用水量(风能网)和色散率(DR)的各种土壤,除了可分散性粘土和淤泥的分数calgon和水。本研究的具体目标是(我)确定不同树主机的影响对于其居住的巢穴的理化性质,(2)比较生物结构的理化性质与他们相邻的未修改的土壤,(3)确定的栖息地和土壤的交互作用位置对土壤的理化性质。
2。材料和方法
2.1。学习网站和物种的研究
场arboreal-ant样品收集和ground-termite巢在奥尔巴善解Udenu地方政府区域埃努古州在尼日利亚东南部(06 52°′N, 07年°24′E;平均海平面442米高度)。善解坐落在一个派生草原带一些文物的热带雨林分布在补丁(19]。土壤排水性良好的红褐色象征性的Paleustult [20.]。一年一度的双峰降雨量1800毫米和跨越每年从4月到11月21),与高峰在7月和9月。月平均气温25°C和32°C之间的不同(22]。研究网站是一个潮湿的大草原,稀疏的灌木植物混杂着棕榈树和其他一些树植物形成的灌木丛。
2.2。野外样品收集
六个生物结构(包括五个不同的树和一个从地面土壤白蚁nest-termitarium)是本研究抽样。五个树被芒果(Mangifera籼),布什芒果(Irvingia gabonensis)、可乐(可乐nitida),newbouldia (Newbouldia光滑的),和石油的豆科植物(Pentaclethra macrophylla)。生物结构(巢)收集从蚂蚁和白蚁巢和相邻表面土壤土壤(控制)被认为是两个位置。这是能够比较巢的成分和修改的表面土壤。蚂蚁树栖巢建造的Camponotus acvapimensis娃。(膜翅目:蚁科),而白蚁巢是由Odontotermes sudanensisSjost。(等翅目:白蚁科)。每只蚂蚁两棵树的树栖巢样本收集相同树种和相同的年龄和身高来表示两个复制的治疗。成对Ground-termite巢采集标本来自同一土壤类型(典型的Paleustult)。白蚁是收集和挖掘,从0到10厘米深度从田野积极形成巢。邻近的土壤(没有任何可见白蚁或是蚂蚁)在同一深度采样(清廉厘米深度)和6 m远离每一个栖息地的树和巨大的白蚁丘。抽样从相邻影响土壤进行成对周围环境。巢样本随机从积极形成丘收集样本。
整个树栖纸箱从宿主树木蚁巢被撬开,放置在塑料袋和送往实验室进行分析。巢被解剖节段剃须风干后七天把蚂蚁。收集相应的白蚁巢穴也放置在塑料袋和采取相同的实验室被风干后七天。所有的样品都已筛2毫米网和用于实验室分析。每个实验结果被解读为每个样本一式三份。
2.3。实验室分析
土壤粒径分析、白蚁和纸箱巢比重计测定的方法描述啊,波特(23)使用六偏磷酸钠(Calgon)分散剂而dieonised水单独使用驱散土壤机械和蒸馏水浸泡24小时后分别作为分散剂。泥级比例和silt-sized粒子获得使用calgon被视为总粘土和淤泥而获得总用水仅被认为是水分散型粘土和淤泥。
土壤pH值影响的土壤和蚂蚁、白蚁在1:氯化钾悬挂2.5土壤:0.1米,在土壤/水悬架比用贝克曼Zeromatic酸度计测定。土壤有机碳是由重铬酸改性酸氧化过程根据Walkey和黑色(24正如纳尔逊和索莫斯()25]。有机物比例乘以计算值“Van Benmelin”获得的1.724倍。可交换阳离子和酸度都由托马斯(描述的方法26]。阳离子交换量(CEC)计算的总可交换阳离子。
与一块(凯氏)总氮测定蒸煮器(27使用氢氧化钠)和蒸馏。P是决定使用布雷和库尔茨28)方法。风能网被悬疑类(计算29日)方法。
离散率(博士)计算(WDSi + WDC) / (Tsilt + Tclay), WDSi水分散型淤泥,WDC水分散粘土,Tsilt总淤泥,Tclay总粘土。
实验室分析结果读入一式三份(三次)为每个样本。
2.4。数据分析
治疗由阶乘的组合六筑巢地点的蚂蚁和白蚁巢穴和两个土位置(相邻的土壤和生物结构)安排在一个完全随机设计(CRD)。这些治疗组合都复制两次。实验室结果读入一式三份(三次)为每个样本共有六个复制。治疗效果是通过方差分析测试(方差分析)和差异意味着与邓肯的新测试多个测试范围(DNMRT)。时只考虑重大的差异值低于或等于0.05。百分比值受到角反正弦变换(),在方差分析之前进行。
3所示。结果
大西洋风能网的蚁巢可乐,Irvingia,Newbouldia,和termitaria没有差别(与另一个统计),但明显(;;)低于大西洋风能网收集的蚁巢Mangifera(表1)。大西洋风能网的m .籼主持巢(60%)显著高于大西洋风能网获得c . nitida(42.3%),即gabonensis(30.4%),n·里维斯(43.3%)、termitaria(44.6%),和p . macrophylla(46.7%)。差异在筑巢地点对色散的影响比率(DRs)巢土壤,calgon和水分散粘土,粘土+淤泥,淤泥并不重要。然而,有明显的趋势高等calgon分散粘土+淤泥和淤泥和水分散粘土和clay-silt比地面上生长在地面上的白蚁丘树栖蚁巢。同样大西洋风能网(53.8%)、calgon分散粘土(19.2%)、粘土+淤泥(36.5%),和淤泥(15.9%)和水分散粘土(22.1%)、粘土+淤泥(32.8%),和淤泥(7.7%)被发现在生物结构相比,明显高于相应的相邻表面土壤值的36.0%,9.3%,19.4%,8.8%,9.5%,12.7%,和3.3%,分别为(表2)。虽然土壤地理位置的差异产生的影响在离散率(博士)未达到统计上的显著水平,生物结构相对较高的博士相比他们的邻土。
除了总分散型淤泥时显著不同的影响嵌套网站结合土壤类型,大西洋风能网,博士和其他calgon土壤或水分散型分数并没有显示这些统计差异((表)类似的综合治疗效果3)。这是生物结构的蚁巢即gabonensis包含显著(;;)calgon分散淤泥(28.6)高于其他嵌套结构或邻近的土壤,而周围邻近的土壤c . nitida(5.6),即gabonensis(6.6),m .籼(13.6),n·里维斯(8.5),p . macrophylla(9.6),termitaria包含显著(;;比其他土壤低calgon分散型淤泥。然而,有明显的趋势数值较高的风能网,博士,和土壤可分散性巢结构来自比相应的邻土的基质。
百分比C和N, SOM,基本饱和,可交换的基地,在各种土壤和pH值明显不同工程宿主基质(表4)。可乐的碳含量(7.32%),布什芒果(9.14%)、芒果(6.98%)、newbouldia(7.01%),和石油bean(8.27%)显著(;;)高于白蚁巢的C含量(1.23%)。这一趋势也跟着毫克2 +。N显著(;;)高油豆样品相比,而Ca2 +可乐价格高(5.15毫克当量/ 100克样品)和newbouldia样本(6.0毫克当量/ 100 g),而其他人。K+高(;;)Irvingia(1.74毫克当量/样品)100克、芒果(1.69毫克当量/ 100克样品),和石油bean(1.78毫克当量/ 100克样品)相对于其他土壤工程师巢穴。土壤pH值在H2O在可乐低(6.38),Irvingia芒果(6.75),(6.28)和termitaria(6.60)比其他嵌套网站。尽管SOM,基本饱和,CEC, P,和粒度分布没有蚂蚁和白蚁巢穴之间差异有明确的数值更高的价值趋势相比,蚁巢的白蚁巢穴。基于黑(30.分类,有机C的值在蚁巢是获得高(9.14%至6.98),而白蚁巢穴(1.23%)。同样,SOM的内容n·里维斯高(;;比其他巢),除即gabonensis(15.8%)。基本饱和c . nitida明显(;;)高于其他巢穴,除了那些Irvingia (36.3%)。获得的1.28%和0.37之间的N-contents在蚁巢分为高相比,0.19%来自白蚁巢穴根据米特森医生(31日)分类。再次,在12%和16.5%之间的SOM蚁巢被认为是获得高达2.5%的SOM相比从白蚁巢根据米特森[31日]。同样,由粮农组织(32)分类,所有tree-ant巢穴的除外p . macrophylla基地饱和度的23 - 41%将被视为在中等肥力与ground-termite巢穴p . macrophylla巢穴各基地饱和度为20%和分类属于低生育率的土壤。同样,tree-ant巢和ground-termite巢有高磷含量(23.6 - -54.2毫克/公斤)从Enwezor et al。33)分类。可交换的Ca2 +适度范围从低到高tree-ant巢ground-termite巢相比非常低的Ca2 +(30.]。还K+在tree-ant高巢相对于非常低的价值获得ground-termite巢使用黑色的分类(30.]。相反,毫克2 +tree-ant巢适度高含量相比非常低的白蚁巢后黑色(30.)分类。除了n·里维斯蚁巢与中性(pH = 7.28)土壤反应,所有的蚂蚁和白蚁洞略酸性土壤pH值在6.2和6.8之间的范围。土壤粒径分布不同的分数表明生态系统工程师的巢穴都sandy-loamy土壤,而相应的邻土以沙土为主。
土壤位置对化学成分的影响的结果表明,生物结构包含更高的有机碳的百分比(12.6%)、氮(1.10%)、有机物(23.3%)、基本饱和(33.9%)、中国(51.4%),Ca2 +(4.92%)、毫克2 +(5.2%),K+(2.21%)、Na2 +(0.53%),和磷(44.1%)比各自邻近的土壤养分含量为0.74%,0.10%,1.30%,25.4%,1.67%,1.70%,0.13%,0.46%和16.1%(表5)。同样,泥级的pH值和粒度分布(19.20%)和silt-sized结构中粒子(17.9%)明显高于鸟巢结构与相邻表面土壤的9.3%和9.7%,分别。粗的颗粒大小和细沙分数以及土壤反应在两个H2O和氯化钾的巢结构与相邻的土壤之间没有显著性差异。
差异鸟巢土壤基质的工程师和土壤显著位置不同对生化的性能评估,除了Na+内容和粗砂分布(表6)。有一致的趋势,这些成分更高的蚂蚁和白蚁在生物结构在不同的底物与相应的邻土。相反,在所有的化学性质评估,修改的邻土没有显示显著差异在不同的窝巢底土壤小环境。此外,巢网站的交互作用和土壤的位置仅仅是重要的对于C, N, SOM,基本饱和。(Ca CEC,可交换的基地2 +K+,毫克2 +)、ph值、粘土和淤泥的内容。这是他们显著的高于各种ant-tree巢(生物结构)比ground-termite丘巢及其对应的周围相邻的土壤,除了在termitaria(表6)。
4所示。讨论
土工程师,尤其是蚂蚁和白蚁,已报告扮演重要的角色在热带生态系统的土壤肥力,因为对土壤的影响他们工作2,9,13]。在目前的研究中,然而,在努力确定这些修改是否显著不同生物之间不同土壤结构工程师(蚂蚁和白蚁),同时如果在生物结构不同的修改为不同的嵌套网站(树)或位置。
然而实验室化验的结果表明,蚂蚁生物结构的物理化学性质都明显高于白蚁。树蚂蚁通常暴露于更多的各种各样的植物垃圾饮食比地面白蚁和觅食材料由于其密度接近垃圾落在树主机。因此总是增加资源访问与蚁巢建筑相对于白蚁巢建设。这可能会因此被利用在生物强化我们的贫穷的热带农业土壤。再次,不仅土壤生态系统工程师精确的巢穴在工作包含的成分评估值高于相应的邻土,而且筑巢区发挥了重大作用,他们的选民。嵌套风能网网站不同,博士,他们可分散性calgon和水中,但他们之间的分歧并不重要除了风能网。蚁巢在m .籼一直有更高的风能网相对于其他蚂蚁植物巢或生长在地面上的白蚁巢。较高的风能网的蚁巢m .籼确保更多的水的生物结构提出更高的趋势可用形式对土壤作物发展比其他位置或嵌套网站,这使得它仍为生物强化良好的承诺。土壤的过程分散在水或calgon这是土壤有机质含量的函数(34)和植物养分有效性指数没有差别之间的嵌套网站或蚁巢和白蚁巢穴之间。
土壤质地另一方面没有明显影响白蚁巢与蚁巢相比,但在生物结构相比大幅修改相应的邻修改的土壤。因此,巢及其对应的邻土不同的结构类。土壤工程师确保更大的矿化的粘土和淤泥被发现在生物结构大大高于相邻的土壤导致差异结构类。所有的土壤受到蚂蚁和白蚁有大比例的粘土和淤泥的损害粗和细沙子。这一发现表明,生态系统工程师喜欢细的选择材料,如粘土和淤泥的建筑结构,从而支持白蚁和蚂蚁的能力的结果选择建筑材料当面对不同的物理大小材料但不是粘土类型(2,35,36]。白蚁已经观察到支持细颗粒堆的结构匹配他们的生态、生理和行为需求(35]。然而,在这项研究中,有一个明确的区分土壤的物理大小分布由蚂蚁和白蚁。大比例的粘土和淤泥与砂土壤蚂蚁和白蚁的工作显示的更大的影响比砂粘土和淤泥土经蚂蚁和白蚁工作在他们的建筑活动。
实验室各种样品的分析还表明,土壤生物群筑巢地点和位置影响了SOM,丰富基本饱和,CEC、ph值和显著改进C -和N-contents及其换算单位。因此建议有更浓缩的C、N和可交换的基地(Ca2 +K+、镁2 +和钠+)在antnests antnests尤其是建立在即gabonensis和p . macrophylla与白蚁巢,巢结构通常是影响邻近的土壤。树antnests丰富的C、N、SOM和可交换的基地(Ca2 +K+、镁2 +和钠+)与白蚁的巢穴。这个结果抵消我们的第一个假设的筑巢地点已经被证明能够影响一些鸟巢土壤属性。因此,更好的巢土壤利用浓缩时将向巢gabonensis, n .里维斯和p . macrophylla树。蚂蚁和白蚁工作的能力和通过土壤和构建有机矿质结构与特定的物理、化学和微生物特性已经被很好地记录下来了(15,37]。较高的矿物蚁巢的内容相对于白蚁巢穴和周围的土壤可以解释(我)的相对强度两个对土壤生物的影响,(2)微分效率的两种生物矿化的各种营养物质,(3)食物的量子(有机物或垃圾材料),或者他们的多样性(结构、生物化学或生物属性),和(iv)土壤条件或生育巢土壤形成的地方。的邻土不同窝主机在这项研究中没有显著差异去排除土壤条件尽可能的解释蚂蚁和白蚁巢的化学成分的差异,从而支持假设巢土壤属性不是最初的反映土壤特性影响时工程师。Jouquet et al。8,13)建议提供更多元化的垃圾处置的材料白蚁的蚂蚁比处理这种差异的可能原因。垃圾的数量的材料被发现沉积在树木可能高于稀疏的疣状赘生物的回忆派生白蚁草原生态系统的挖掘。虽然据报道,热带ant多样性积极与植物结构(38),目前还不清楚如果垃圾多样性影响垃圾嵌套组合和构图39]。从结果的角度,蚂蚁可能会被认为是更有效的比白蚁在矿化的有机营养物质。增强土壤养分浓度根据瓦格纳(40]可能是普遍的重要性理解植物如何受益于与蚂蚁,特别是如果蚂蚁更容易巢附近植物轴承位于花外的蜜腺。
也越丰富的有机质在土壤白蚁可能归因于成堆的微环境。琼斯等人。41]发现白蚁通常暴露于密集的阳光可能减少微生物参与的活动分解有机物中所包含的信息。
所有的蚁巢土壤无论树主机包含磷含量明显高于白蚁巢穴。蚂蚁或白蚁的生物结构无论筑巢区被发现含有磷含量显著高于相应的相邻的表面土壤。蚁巢树是81至130%的富磷含量比白蚁巢穴。同样,生物结构一般是348%更丰富的磷含量比相应的邻土。ant-nested结构树的富磷含量相对于地面白蚁仍然可以解释为更高的SOM前者而不是后者的内容和蚂蚁在白蚁的有效的成矿潜力。巢的富磷含量土壤尤其是树巢使他们可以推荐的生物强化酸性热带土壤缺磷诱导Fe -和/或铝毒害问题。
5。结论
树栖蚁巢的物理化学性质,ground-termite巢,相应的邻土研究除了嵌套网站巢土壤特性的影响。筑巢巢土壤特性的影响。蚁巢从树顶尤其是撬开m .籼丰富的化学性质评估相比生长在地面上的ground-termite巢或相邻表面土壤样本。整体,土壤由土壤工程师改变,尤其是蚂蚁和白蚁,也主要是在这些基本营养物质相对于相邻的未修改的土壤,而土壤收集从树上和地面巢都是砂壤土或砂质粘壤土纹理;这些相应的相邻表面的土壤主要是沙附近的树木和土壤壤质砂土termitaria附近的土壤。
更高的蚂蚁比白蚁对维护生态系统的影响通过其土壤异质性bio-perturbation效果因此透露在这工作。蚂蚁除了白蚁也被视为影响土壤性质通过资源用于其他生物。由此可以利用这些发现和培养这些生物和保护这些未来的嵌套等网站m .籼稻p . macrophylla和即gabonensis能够举办矿物含量高的巢穴。这样的窝可以用于各种净化环境和生物强化目的供人类使用。目的在土壤工程师可以利用包括分解垃圾填埋场,改善土壤的堆肥材料,有害物质的解毒,生物量的生产动物饲料和生物化学。经动物,除了美联储固体废物构成环境危害分解和土壤改良容易转化为有用的形式。土壤engineers-mediated化学变化的土壤,通常代表主要由酸性pH值转向中性和养分含量的增加,有助于土壤解毒。