不同土地利用方式下土壤線蟲群落的垂直分布分析

摘要：對佳木斯地區(qū)水稻地、濕地草甸與玉米地等6種土地利用方式下土壤線蟲群落的垂直分布進行了研究，分析了土壤線蟲群落組成及多樣性在土壤深度的分布特征。結(jié)果表明，水稻地和濕地草甸的土壤線蟲總數(shù)、玉米地的植物寄生線蟲數(shù)量、林地的捕食雜食線蟲數(shù)量隨土壤深度變化顯著；玉米地土壤線蟲群落的多樣性指數(shù)隨深度變化顯著；不同土地利用方式下土壤線蟲群落在不同土壤深度的垂直分布存在一定差異。

關(guān)鍵詞：土壤線蟲群落；土地利用類型；垂直分布；佳木斯地區(qū)

中圖分類號：Q14 文獻標識碼：A 文章編號：0439—8114（2012）19—4266—04

土壤線蟲作為一類廣泛分布的土壤動物，可以對人類活動及農(nóng)業(yè)環(huán)境變化作出較迅速反應(yīng)，反映出土地利用方式對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響。不考慮干擾水平，濕地線蟲穿咽科（Nygolaimidae）、單宮科（Monhysteridae）等比森林土壤和農(nóng)業(yè)土壤中的更豐富，未干擾濕地的擬滑刀科（Paraphelenchidae）比干擾濕地的豐富[1]。洞庭湖區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，7月份的黑楊—苔草地和油菜—棉花+水稻地的土壤線蟲數(shù)量顯著高于4月份[2]。吉林省西部農(nóng)牧交錯區(qū)的不同生境間土壤線蟲群落共有屬不多，農(nóng)業(yè)活動促使土壤線蟲向土壤下層移動[3]。潮棕壤不同土地利用方式能夠影響線蟲群落及其優(yōu)勢屬的時空分布，撂荒地和林地處理中土壤環(huán)境相對穩(wěn)定，土壤食物網(wǎng)向較成熟的階段演替[4]。本研究探討佳木斯地區(qū)不同土地利用方式下土壤線蟲群落的垂直分布，分析土壤線蟲群落組成及多樣性在土壤深度的分布特征，為土壤線蟲群落時空分布研究提供參考，揭示土地利用方式對線蟲群落組成及分布的影響。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地區(qū)概況

佳木斯市洪河農(nóng)場位于黑龍江省東北部三江平原，別拉洪河流域以北，濃江流域以南地區(qū)，地理坐標為東經(jīng)133°19′—133°40′，北緯47°27′—47°46′，總面積590.59 km2。洪河農(nóng)場屬于溫帶大陸性季風氣候，年均降水量570 mm。洪河農(nóng)場地勢低洼平坦，場內(nèi)土壤有白漿土、草甸土、草炭土和泥漿土4種土壤類型[5]。

1.2 試驗方法

1.2.1 研究方法 2011年4月16日在S 306國道南側(cè)農(nóng)場場部外農(nóng)場四區(qū)內(nèi)選取水稻地和草甸草原（主要植物為香蒲等），在S 306國道北側(cè)農(nóng)場場部內(nèi)選取赤小豆地、玉米地、林地（主要植物為樟子松、丁香等）以及林邊濕地用筒鉆取土樣，土地利用類型共6種。3點取樣，4次重復(fù)，共計72個土樣。取樣深度為0～30 cm，分0～10、10～20和20～30 cm 3層，按照土壤不同深度分別用土鉆取土樣約500 g裝袋封口，做好標簽，帶回實驗室處理。

1.2.2 土壤線蟲的提取、分離和鑒定 每份土樣烘干后稱取100 g，采用淘洗—過篩—蔗糖離心法分離線蟲。據(jù)線蟲的頭部形態(tài)學特征和取食生境將土壤線蟲分成食細菌類、食真菌類、植物寄生類和捕食雜食類。隨機抽取100條線蟲進行科屬鑒定，線蟲分類鑒定到科屬水平[6]。

1.2.3 群落多樣性的計算 群落多樣性的指標：①優(yōu)勢度指數(shù)（Dominance）D=∑Pi2，Pi為第i個線蟲屬個體所占的比例。②香農(nóng)多樣性指數(shù)（H）H=—∑Pi （lnPi）。③均勻度指數(shù)（Eveness）E=H′/H′max，其中H′max=lnS，S為鑒定線蟲屬的數(shù)目；④豐富度指數(shù)（SR）SR=（S—1）/lnN，N為鑒定的線蟲個體數(shù)目。

1.3 統(tǒng)計分析方法

數(shù)據(jù)經(jīng)分析整理后采用SPSS 16.0分析軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤線蟲總數(shù)

對不同土地利用類型的土壤線蟲總數(shù)的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)（圖1），線蟲總數(shù)范圍為11～417條/100 g。不同土地利用類型的土壤線蟲總數(shù)在土壤深度間分布存在一定差異。水稻地土壤線蟲數(shù)量具有明顯的表聚性，線蟲數(shù)量在土壤深度間變化顯著（P<0.05）；濕地草甸的土壤線蟲數(shù)量隨土壤深度增加而增加（P<0.05）；赤小豆地中間土層線蟲數(shù)量較多，但線蟲數(shù)量在深度間差異不顯著（P>0.05）；玉米地土壤線蟲數(shù)量具有隨土壤深度增加而增加的趨勢（P>0.05）；林地和林邊濕地的土壤線蟲數(shù)量較少，線蟲數(shù)量隨深度變化不顯著（P>0.05）。

2.2 土壤線蟲營養(yǎng)類群

通過土壤線蟲群落營養(yǎng)類群組成分析（表1），發(fā)現(xiàn)6種土地利用類型中優(yōu)勢營養(yǎng)類群均為植物寄生線蟲。水稻地的食細菌線蟲和食真菌線蟲數(shù)量較多，占線蟲總數(shù)比例的18.7%和18.2%；濕地草甸中除植物寄生線蟲外的3類線蟲數(shù)量較少，占線蟲總數(shù)比例不超過5.0%；赤小豆地的食細菌線蟲比例為15.7%；玉米地中食細菌線蟲比例為11.4%，捕食雜食線蟲比例為1.5%；林地和林邊濕地中捕食雜食線蟲數(shù)量較多，占線蟲總數(shù)比例分別為19.6%和14.3%。

不同土地利用類型的土壤線蟲各營養(yǎng)類群的垂直分布分析見圖2。水稻田的各營養(yǎng)類群線蟲的數(shù)量表現(xiàn)出表聚性，但是土壤線蟲數(shù)量在土壤深度間變化不明顯（P>0.05）。草甸草原的植物寄生線蟲和食細菌線蟲數(shù)量具有隨土壤深度增加而增加的趨勢，但是深度間差異不顯著（P>0.05）。赤小豆地4種營養(yǎng)類群線蟲在10～20 cm土層的數(shù)量較多，但是線蟲數(shù)量在土壤深度間差異不顯著（P>0.05）。玉米地的植物寄生線蟲隨土壤深度的增加線蟲數(shù)量增加，差異達到顯著水平（P<0.05）；食細菌線蟲的數(shù)量具有隨土壤深度的增加線蟲數(shù)量減少的趨勢（P >0.05）；食真菌線蟲和捕食雜食線蟲在10～20 cm土層的數(shù)量較多（P>0.05）。林地的植物寄生線蟲具有隨土壤深度的增加線蟲數(shù)量增加的趨勢（P>0.05），表層土壤捕食雜食線蟲數(shù)量明顯多于10～20 cm土壤深度的數(shù)量（P<0.05）；林邊濕地的線蟲4類營養(yǎng)類群均具有隨土壤深度增加線蟲數(shù)量減少的趨勢，線蟲數(shù)量在土壤深度間差異不顯著。

2.3 土壤線蟲屬的數(shù)目

通過土壤線蟲群落科屬組成分析，發(fā)現(xiàn)土壤線蟲共有25科38屬，其中植物寄生線蟲10屬，食細菌線蟲10屬，食真菌線蟲5屬，捕食雜食線蟲13屬。不同土地類型的土壤中線蟲屬的豐富度存在一定的差異，水稻地、草甸草原、赤小豆地、玉米地、林地和林邊濕地的土壤線蟲屬的數(shù)目分別為18、24、19、13、18和16屬。土壤線蟲屬在不同土壤深度的分布見圖3，水稻地、赤小豆地、林地和林邊濕地表層土壤線蟲較豐富，線蟲屬的數(shù)目隨土壤深度增加而降低（P>0.05）。草甸草原線蟲屬的數(shù)目隨土壤深度增加而增加（P>0.05）。玉米地10～20 cm土層土壤線蟲屬的數(shù)目高于20～30 cm土層，差異達到顯著水平（P<0.05）。

2.4 土壤線蟲群落多樣性

6種土地類型土壤線蟲群落多樣性變化表現(xiàn)出一定的規(guī)律性（圖4）。6種土地類型的土壤線蟲群落優(yōu)勢度指數(shù)隨土壤深度增加而增加，除林地外的5種土地利用類型的土壤線蟲群落香農(nóng)維納指數(shù)隨土壤深度增加而降低，草甸草原、赤小豆地和玉米地的均勻度指數(shù)隨土壤深度增加而降低，水稻地、赤小豆地和林地的豐富度指數(shù)隨土壤深度增加而降低。

玉米地土壤線蟲群落的優(yōu)勢度指數(shù)隨土壤深度增加而增加（P<0.05）、香農(nóng)多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)隨土壤深度增加而降低（P<0.01），10～20 cm土層的線蟲群落豐富度指數(shù)高于20～30 cm土層（P<0.05），說明玉米地表層土壤生態(tài)系統(tǒng)多樣性和穩(wěn)定性較高，深層土壤生態(tài)系統(tǒng)多樣性和穩(wěn)定性較低，中層深度土壤的線蟲種類較豐富。其他5種土地利用類型的土壤線蟲群落多樣性指標在土壤深度間變化不顯著。

3 討論

3.1 土壤線蟲群落的垂直分布

濕地、長白山北坡土壤線蟲表現(xiàn)出強烈的表聚性[7—9]。平原區(qū)受人類活動擾動的生境土壤線蟲類數(shù)和個體密度表聚性較差[10]。流動沙丘土壤線蟲垂直分布特征不顯著[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，水稻田的土壤線蟲總數(shù)表現(xiàn)出明顯的表聚性，濕地草甸的土壤線蟲總數(shù)隨土壤深度增加而增加，玉米地植物寄生線蟲數(shù)量隨土壤深度增加而增加，林地捕食雜食線蟲在表層土壤的數(shù)量較多，不同土地利用類型中土壤線蟲分布的差異可能與植物根系生物量分布、土壤的物理化學性質(zhì)及人工管理措施等有關(guān)。

3.2 優(yōu)勢營養(yǎng)類群

濕地和草原土壤中植物寄生線蟲是最豐富的營養(yǎng)類群[12—13]。大豆連作地[14]、小麥田[15]、玉米地[16]和蔬菜地[17，18]土壤中食細菌線蟲占主要優(yōu)勢。本研究發(fā)現(xiàn)植物寄生線蟲為6種土地類型共同的優(yōu)勢營養(yǎng)類群，因此在農(nóng)林生產(chǎn)中要注意植物寄生線蟲的防治。

3.3 土壤線蟲群落多樣性

在森林植被恢復(fù)的研究中，發(fā)現(xiàn)土壤線蟲群落多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)和營養(yǎng)類群指數(shù)大小依次為闊葉林、針葉林和混交林，而優(yōu)勢度指數(shù)大小依次為針葉林、混交林、闊葉林[19]。蘋果產(chǎn)區(qū)果園研究中發(fā)現(xiàn)果園行間土壤線蟲擁有較高的多樣性、均勻度和豐富度，老果園行內(nèi)和連作果園土壤線蟲多樣性、均勻度和豐富度顯著降低，連作果園最低[20]。生物多樣性是群落生物組成結(jié)構(gòu)的重要指標，反映群落內(nèi)物種豐富程度和生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)復(fù)雜程度，表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性。本研究發(fā)現(xiàn)，玉米地土壤線蟲的多樣性指數(shù)表現(xiàn)出明顯的垂直變化，說明玉米地表層土壤生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和穩(wěn)定性較高，受到人為干擾程度較小。

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Abstract：The vertical distribution of soil nematodes communities under six modes of land use such as rice field， wetland grassland and corn field， and so on was investigated. The vertical distribution characteristics of soil nematode communities composition and biodiversity in soil depth were analyzed. Results showed that there were significant differences in vertical distribution in total number of nematode in rice field and wetland grassland， number of plant parasites in corn field， omnivores predators in forest. Diversity indices in corn field significantly differed with soil depth. The vertical distribution of soil nematode communities was different in the six modes of land use.

Key words： soil nematode communities； mode of land use； vertical distribution； Jiamusi area