大連沿海地區(qū)海水入侵對(duì)土壤線蟲(chóng)的生態(tài)影響

王誠(chéng)楠　張偉東　王雪峰　洪毅

摘 要： 通過(guò)對(duì)大連市大魏家鎮(zhèn)海水入侵區(qū)域土壤理化性質(zhì)測(cè)定和線蟲(chóng)群落調(diào)查，利用線蟲(chóng)指數(shù)研究海水入侵對(duì)土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：在4個(gè)樣地中共鑒定出27科39個(gè)屬土壤線蟲(chóng)。其中食細(xì)菌類群共16屬，占總數(shù)49.27%；捕食/雜食類群9屬，占總數(shù)29.85%。優(yōu)勢(shì)屬是Acrobeloides、Pletus、Prismatolaimus、Aphelenchus。長(zhǎng)期使用受入侵海水污染的地下水進(jìn)行灌溉，造成該地區(qū)土壤鹽漬化；土壤有機(jī)質(zhì)和鹽度與線蟲(chóng)生態(tài)指數(shù)存在顯著的相關(guān)關(guān)系，土壤鹽度是影響該地區(qū)土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的主要因素。

關(guān)鍵詞：海水入侵；土壤線蟲(chóng)；鹽分；生態(tài)指數(shù)

中圖分類號(hào)：S154.38+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.01.003

人為無(wú)節(jié)制地抽取地下水，將導(dǎo)致海水與淡水之間的水動(dòng)力失衡，海水入侵地下水，地下水水質(zhì)變咸，土壤鹽漬化，并對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成極大影響。

土壤線蟲(chóng)是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，具有營(yíng)養(yǎng)類群豐富多樣、世代周期較短的特點(diǎn)，是典型的水膜生物，能與外界環(huán)境直接作用，對(duì)于干擾條件的響應(yīng)更靈敏[1]，因此常被作為研究土壤環(huán)境質(zhì)量的生物指標(biāo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

大魏家鎮(zhèn)位于遼東半島南端，西鄰渤海，是大連市主要的水源地之一。特殊的地質(zhì)構(gòu)造以及過(guò)度引用地下水灌溉造成該地區(qū)海水侵入地下水層，成為大連市海水入侵重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)入侵最嚴(yán)重的地段之一。引用受污染的地下水進(jìn)行灌溉，勢(shì)必造成土壤鹽漬化，最終使土壤生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。試驗(yàn)樣地設(shè)在金州區(qū)大魏家鎮(zhèn)，在取樣過(guò)程中，利用GPS定位技術(shù)按照距海由近至遠(yuǎn)選取了4個(gè)樣地，分別為稻香村樣地、吳家屯樣地、東南屯樣地和劉家村樣地，地表植被均為玉米田。每個(gè)樣地為5個(gè)樣點(diǎn)混合樣。取樣深度分別為0～5 m、5～10 cm、10～15 cm。對(duì)采集到的土壤樣品裝袋進(jìn)行冷藏保存，用于線蟲(chóng)提取及土壤理化性質(zhì)分析。

1.2 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

采用1∶5土壤懸液電導(dǎo)法（電導(dǎo)儀法）測(cè)定土壤鹽分；稱重法（烘干法）測(cè)定土壤含水量；原子吸收分光光度法測(cè)定鉀離子、鈉離子含量；重鉻酸鉀—硫酸氧化法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量；硝酸淀粉比色法測(cè)定土壤硝態(tài)氮含量；0.5 mol·L-1 NaHCO3 法測(cè)定土壤有效磷；玻璃電極法測(cè)定土壤pH值。

1.3 土壤線蟲(chóng)分離、提取、計(jì)數(shù)

采用淘洗—過(guò)篩—淺盤(pán)法[2]提取土壤線蟲(chóng)。線蟲(chóng)標(biāo)本的鑒定依據(jù)《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[3]， 根據(jù)土壤含水率，將線蟲(chóng)數(shù)量折合每條l00 g干土。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

運(yùn)用Margalef豐富度指數(shù)（SR）、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H'）、Pielou均勻度指數(shù)（J'）[4-6]來(lái)描述土壤線蟲(chóng)群落多樣性。采用線蟲(chóng)通路指數(shù)（NCR）、成熟度指數(shù)（MI）、植物寄生線蟲(chóng)成熟指數(shù)（PPI）來(lái)研究土壤線蟲(chóng)群落功能類群特征。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003、PRIMER和SPSS17.0進(jìn)行分析，各處理間土壤線蟲(chóng)的差異利用ANOVA分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

各樣地土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出，樣地間的總鹽分差異顯著（P<0.05），鹽分隨距海距離的增加而降低；稻香村樣地Na+含量明顯低于其他樣地（P<0.05）；K+、有機(jī)質(zhì)與鹽分呈相反的趨勢(shì)；硝態(tài)氮和全磷含量則與鹽分呈相反的趨勢(shì)。

2.2 土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)

本研究共調(diào)查到土壤線蟲(chóng)9 398條，隸屬于土壤線蟲(chóng)門(mén)27個(gè)科39個(gè)屬。其中食細(xì)菌類群的比例最高，共16屬，占總數(shù)49.27%；其次為捕食/雜食類群，共9個(gè)屬，占總數(shù)27.85%；植物寄生類群最低。其中優(yōu)勢(shì)類群為Acrobeloides、Pletus、Prismatolaimus、Aphelenchus，占總數(shù)的41.32%。土壤線蟲(chóng)的群落結(jié)構(gòu)見(jiàn)表2。

2.3 土壤線蟲(chóng)的多樣性指數(shù)和功能類群指數(shù)

多樣性指數(shù)如表3所示，稻香村的線蟲(chóng)類群數(shù)（S）顯著低于其他3個(gè)樣地；線蟲(chóng)密度最大值出現(xiàn)在劉家村樣地；優(yōu)勢(shì)度表現(xiàn)為劉家村>東南屯>吳家屯>稻香村；其余多樣性表征指數(shù)在各季節(jié)間變化不大。

功能類群指數(shù)中，f/b值在稻香村樣地和吳家屯樣地顯著低于其它樣地（P<0.05），且f/b值范圍處于0.06～0.80之間；通路指數(shù)NCR則與f/b值表現(xiàn)相反的趨勢(shì)；植物寄生線蟲(chóng)成熟度指數(shù)PPI指植物寄生線蟲(chóng)r-選擇和k-選擇的比例，樣地間表現(xiàn)為劉家村>東南屯>吳家屯>稻香村；成熟指數(shù)MI在各樣地間變化不大；PPI/MI 比值反映土壤生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界干擾恢復(fù)程度，不同樣地間差異不顯著。

2.4 土壤線蟲(chóng)群落與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性

表4結(jié)果顯示，線蟲(chóng)多樣性指數(shù)中線蟲(chóng)類群數(shù)（S）、密度、均勻度指數(shù)（J'）、多樣性指數(shù)（H'）與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，而豐富度指數(shù)（SR）則與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)；密度與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)。

土壤的理化性質(zhì)對(duì)線蟲(chóng)的功能類群指數(shù)存在著不同程度影響，其中土壤鹽度的影響最為顯著。Shannon-Wiener指數(shù)、f/b指數(shù)、NCR指數(shù)、MI指數(shù)與鹽度呈顯著負(fù)相關(guān)，而PPI指數(shù)、PPI/MI、BF%和OP%則與鹽度呈顯著正相關(guān)；其次，全磷、pH值與線蟲(chóng)群落的功能類群指數(shù)相關(guān)性也較為明顯。

3 結(jié)論與討論

土壤理化性質(zhì)是對(duì)土壤健康狀況的直觀反映，大魏家4個(gè)樣地總鹽分均高于尹懷寧等[7]研究的環(huán)境背景值，說(shuō)明該地區(qū)土壤鹽漬化現(xiàn)象較為明顯。4個(gè)樣地中Na+含量高于環(huán)境背景值，而K+含量低于該地區(qū)的環(huán)境背景值。Na+含量隨鹽分降低而升高，K+含量則降低，海水入侵導(dǎo)致該地區(qū)地下水中Na+含量升高，土地鹽漬化，K+降低，造成土壤供肥、保肥能力較差。

本研究共鑒定出線蟲(chóng)39個(gè)屬，其中食細(xì)菌線蟲(chóng)占比例最大，其次為捕食/雜食線蟲(chóng)。土壤線蟲(chóng)群落與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果表明，食細(xì)菌線蟲(chóng)比例與土壤鹽分呈極顯著正相關(guān)，研究顯示一定濃度范圍內(nèi)的鹽分能夠刺激微生物生物量的增加，這可能是以攝取細(xì)菌為食的食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量增多的原因；捕食/雜食線蟲(chóng)在食物網(wǎng)中處于較高的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，對(duì)生境的變化響應(yīng)相對(duì)滯后[8]，因此造成捕食/雜食線蟲(chóng)比例較高。

線蟲(chóng)群落的類群數(shù)S、豐富度SR、多樣性指數(shù)H′和均勻度指數(shù)J′與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。東南屯和劉家村兩個(gè)鹽分較低的樣地線蟲(chóng)類群數(shù)和個(gè)體密度較高，土壤線蟲(chóng)豐富度和多樣性也較高，土壤環(huán)境條件優(yōu)越。

f/b值用于評(píng)價(jià)碎屑食物網(wǎng)有機(jī)質(zhì)分解的途徑，低的f/b值表明食物網(wǎng)具有更高效率的有機(jī)質(zhì)分解和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化過(guò)程[9]。本研究中f/b值在0.06～0.80之間并且與鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)，結(jié)果表明鹽分越高的樣地，f/b值越低，有機(jī)質(zhì)分解途徑以細(xì)菌為主；NCR用于評(píng)價(jià)真菌和細(xì)菌在土壤營(yíng)養(yǎng)利用途徑中的比重，NCR指數(shù)與鹽分呈極顯著正相關(guān)，受到海水污染較弱的樣地，NCR指數(shù)較低，土壤營(yíng)養(yǎng)含量豐富，食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量較多；Bongers[10]于1990年提出用線蟲(chóng)MI指數(shù)和PPI指數(shù)反映生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及受干擾影響的程度，又于1997年提出對(duì)外界干擾恢復(fù)程度反映更為敏感的PPI/MI指數(shù)[11]。研究結(jié)果顯示，PPI指數(shù)、PPI/MI指數(shù)均與鹽分呈顯著正相關(guān)，PPI、PPI/MI指數(shù)隨鹽分降低而降低，說(shuō)明海水入侵嚴(yán)重的近海樣地受到的干擾劇烈，鹽分的降低使植食性線蟲(chóng)數(shù)量減少?gòu)亩鴮?dǎo)致PPI指數(shù)降低。

通過(guò)研究得出，線蟲(chóng)群落對(duì)受不同程度海水污染的土壤環(huán)境產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，能夠靈敏地指示該地區(qū)土壤環(huán)境狀況和受鹽分污染程度。為今后開(kāi)展線蟲(chóng)群落對(duì)被海水污染的土壤響應(yīng)的研究，為海水污染地區(qū)的土壤恢復(fù)提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[11] Bongers T， Van Der Meulen H， Korhtals G. Invense relationship between the nematode maturity index and plant parasite index under enriched nutrient conditions [J]. Appl Soil Ecol，1997， 6（2）： 195-199.

本研究共鑒定出線蟲(chóng)39個(gè)屬，其中食細(xì)菌線蟲(chóng)占比例最大，其次為捕食/雜食線蟲(chóng)。土壤線蟲(chóng)群落與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果表明，食細(xì)菌線蟲(chóng)比例與土壤鹽分呈極顯著正相關(guān)，研究顯示一定濃度范圍內(nèi)的鹽分能夠刺激微生物生物量的增加，這可能是以攝取細(xì)菌為食的食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量增多的原因；捕食/雜食線蟲(chóng)在食物網(wǎng)中處于較高的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，對(duì)生境的變化響應(yīng)相對(duì)滯后[8]，因此造成捕食/雜食線蟲(chóng)比例較高。

線蟲(chóng)群落的類群數(shù)S、豐富度SR、多樣性指數(shù)H′和均勻度指數(shù)J′與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。東南屯和劉家村兩個(gè)鹽分較低的樣地線蟲(chóng)類群數(shù)和個(gè)體密度較高，土壤線蟲(chóng)豐富度和多樣性也較高，土壤環(huán)境條件優(yōu)越。

f/b值用于評(píng)價(jià)碎屑食物網(wǎng)有機(jī)質(zhì)分解的途徑，低的f/b值表明食物網(wǎng)具有更高效率的有機(jī)質(zhì)分解和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化過(guò)程[9]。本研究中f/b值在0.06～0.80之間并且與鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)，結(jié)果表明鹽分越高的樣地，f/b值越低，有機(jī)質(zhì)分解途徑以細(xì)菌為主；NCR用于評(píng)價(jià)真菌和細(xì)菌在土壤營(yíng)養(yǎng)利用途徑中的比重，NCR指數(shù)與鹽分呈極顯著正相關(guān)，受到海水污染較弱的樣地，NCR指數(shù)較低，土壤營(yíng)養(yǎng)含量豐富，食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量較多；Bongers[10]于1990年提出用線蟲(chóng)MI指數(shù)和PPI指數(shù)反映生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及受干擾影響的程度，又于1997年提出對(duì)外界干擾恢復(fù)程度反映更為敏感的PPI/MI指數(shù)[11]。研究結(jié)果顯示，PPI指數(shù)、PPI/MI指數(shù)均與鹽分呈顯著正相關(guān)，PPI、PPI/MI指數(shù)隨鹽分降低而降低，說(shuō)明海水入侵嚴(yán)重的近海樣地受到的干擾劇烈，鹽分的降低使植食性線蟲(chóng)數(shù)量減少?gòu)亩鴮?dǎo)致PPI指數(shù)降低。

通過(guò)研究得出，線蟲(chóng)群落對(duì)受不同程度海水污染的土壤環(huán)境產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，能夠靈敏地指示該地區(qū)土壤環(huán)境狀況和受鹽分污染程度。為今后開(kāi)展線蟲(chóng)群落對(duì)被海水污染的土壤響應(yīng)的研究，為海水污染地區(qū)的土壤恢復(fù)提供理論依據(jù)。

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本研究共鑒定出線蟲(chóng)39個(gè)屬，其中食細(xì)菌線蟲(chóng)占比例最大，其次為捕食/雜食線蟲(chóng)。土壤線蟲(chóng)群落與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果表明，食細(xì)菌線蟲(chóng)比例與土壤鹽分呈極顯著正相關(guān)，研究顯示一定濃度范圍內(nèi)的鹽分能夠刺激微生物生物量的增加，這可能是以攝取細(xì)菌為食的食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量增多的原因；捕食/雜食線蟲(chóng)在食物網(wǎng)中處于較高的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，對(duì)生境的變化響應(yīng)相對(duì)滯后[8]，因此造成捕食/雜食線蟲(chóng)比例較高。

線蟲(chóng)群落的類群數(shù)S、豐富度SR、多樣性指數(shù)H′和均勻度指數(shù)J′與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。東南屯和劉家村兩個(gè)鹽分較低的樣地線蟲(chóng)類群數(shù)和個(gè)體密度較高，土壤線蟲(chóng)豐富度和多樣性也較高，土壤環(huán)境條件優(yōu)越。

f/b值用于評(píng)價(jià)碎屑食物網(wǎng)有機(jī)質(zhì)分解的途徑，低的f/b值表明食物網(wǎng)具有更高效率的有機(jī)質(zhì)分解和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化過(guò)程[9]。本研究中f/b值在0.06～0.80之間并且與鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)，結(jié)果表明鹽分越高的樣地，f/b值越低，有機(jī)質(zhì)分解途徑以細(xì)菌為主；NCR用于評(píng)價(jià)真菌和細(xì)菌在土壤營(yíng)養(yǎng)利用途徑中的比重，NCR指數(shù)與鹽分呈極顯著正相關(guān)，受到海水污染較弱的樣地，NCR指數(shù)較低，土壤營(yíng)養(yǎng)含量豐富，食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量較多；Bongers[10]于1990年提出用線蟲(chóng)MI指數(shù)和PPI指數(shù)反映生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及受干擾影響的程度，又于1997年提出對(duì)外界干擾恢復(fù)程度反映更為敏感的PPI/MI指數(shù)[11]。研究結(jié)果顯示，PPI指數(shù)、PPI/MI指數(shù)均與鹽分呈顯著正相關(guān)，PPI、PPI/MI指數(shù)隨鹽分降低而降低，說(shuō)明海水入侵嚴(yán)重的近海樣地受到的干擾劇烈，鹽分的降低使植食性線蟲(chóng)數(shù)量減少?gòu)亩鴮?dǎo)致PPI指數(shù)降低。

通過(guò)研究得出，線蟲(chóng)群落對(duì)受不同程度海水污染的土壤環(huán)境產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，能夠靈敏地指示該地區(qū)土壤環(huán)境狀況和受鹽分污染程度。為今后開(kāi)展線蟲(chóng)群落對(duì)被海水污染的土壤響應(yīng)的研究，為海水污染地區(qū)的土壤恢復(fù)提供理論依據(jù)。

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