中文摘要：

黄淮海地区是我国主要粮食生产地，也是农田生态系统生物多样性下降、土壤环境恶化严重的地区之一。在不同耕作措施下，农田杂草生物多样性和土壤动物的变化是否影响农作物的生长、产量和品质？针对这一问题，本项目选择长期定位施肥管理实验田进行野外调查，研究不同施肥方式下农田土壤动物和杂草群落动态及种间关系，关键生态因子。同时进行各种施肥方式下不同的杂草种类和多样性处理以及土壤动物蚯蚓有、无处理的盆栽模拟实验，研究不同施肥措施下杂草多样性和土壤动物对主要农作物生长、产量和品质的间接影响及生理生态机制。在野外调查和模拟实验的基础上，结合长期积累的观测数据，阐明管理措施、杂草生物多样性和土壤动物三种因素对农作物产量和品质的影响，认识农田生态系统杂草群落和土壤动物群落格局、演化的生态学基础，探讨农业生产中通过改善农田管理方式，增加农田生物多样、提高作物产量和品质的可行性。

结论摘要：

黄淮海地区是我国主要粮食生产地，大量化肥和农药高投入，导致农田耕地生产力降低、生物多样性失调、土壤污染等生态问题十分严重。本研究采用施肥、杂草多样性和蚯蚓处理，研究了多因素影响对农作物产量、品质和农田生态环境如农田节肢动物、土壤生物类群的影响及作用机理。结果显示，等氮量施肥措施下，有机肥比化肥显著提高作物的生物产量和品质，化肥N、P、K三要素中N、P是关键因素，作物的光合能力与氮肥的施用量有关，而与施肥类型无关。提高农田杂草生物多样性能促进植物群体生物量积累，并能提高作物的品质。供试的四种杂草中野燕麦能通过对水、N的竞争优势，降低冬小麦生育后期净光合速率，引起冬小麦产量和品质的下降。 不同管理措施下植物生长的差异和植物多样性直接影响着农田地上节肢动物群落结构。农田节肢动物的多样性，特别是植食性节肢动物的多度与植物生物量有显著相关性，捕食性节肢动物多样性与农田杂草多样性关系密切。蚯蚓仅在有机肥处理中通过提高植物生物量提高农田节肢动物的益害比。土壤生态环境受施肥、植物多样性和植物的生长共同作用的影响，氮肥和磷肥及其交互作用能改变土壤理化性质，磷肥和氮肥分别引起土壤有机碳和pH值下降。N和P交互作用通过增加土壤放线菌、菌根真菌生物量和作物地下生物量显著增加了纤维素酶和脱氢酶活性，增加铵态氮量显著降低了土壤蛋白酶活性，通过提高N利用率，降低了脲酶活性。氮、磷均导致细菌生物量比例增加。氮磷交互和施有机肥、提高杂草多样性均能通过改变土壤碳氮比提高真菌和细菌比。在有机肥处理中，增加杂草多样性还能显著提高阳性菌、阴性菌比和菌根真菌生物量。不同施肥处理间中小型土壤动物线虫和节肢动物群落结构的差异逐年增加，养分均衡施肥和提高农田杂草生物多样性能提高的中小型土壤动物的物种丰度和多度，形成复杂的土壤食物网结构。总之，施肥影响农作物的产量和品质，通过不同植物生物量间接影响农田节肢动物群落；农田杂草多样性通过改变小环境，提高农田高营养级节肢动物多样性。不同管理措施和植物多样性通过改变土壤理化性质，影响土壤不同营养级土壤生物群落结构和多样性，改变养分循环途径和转化率。因此，改善农田管理方式，增加农田生物多样可提高作物产量和品质，也是土壤生态系统提高生态服务功能和可持续发展的关键。