大連市西山水庫植物根際土壤線蟲群落特征

高燕,呂瑩,谷旭,張偉東

摘要：2010年春、夏、秋3季分別對大連市西山水庫沿岸水平距離樣帶進行了植物根際土壤線蟲調(diào)查，分析了0～10 cm和10～20 cm土壤線蟲群落特征的差異。共研究線蟲1 707條，分別隸屬于線蟲動物門2綱7目26科36屬，個體密度平均406.4條·kg-1干土。研究結(jié)果表明，隨著樣帶地延伸，土壤線蟲總數(shù)逐漸增加，最小值出現(xiàn)在距離水庫最近樣帶，最大值出現(xiàn)在距離水庫最遠樣帶。EI都小于50，SI都大于50，水庫3個樣帶無干擾，食物網(wǎng)正在形成當中。

關(guān)鍵詞：土壤線蟲；群落結(jié)構(gòu)；生物多樣性；生態(tài)指數(shù)；濕地環(huán)境

中圖分類號：Q95 文獻標識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.029

Community Structure of Soil Nematodes Around the Plant Rhizosphere in Dalian Xishan Reservoir

GAO Yan, LV Ying, GU Xu, ZHANG Wei-dong

( Department of Environmental Science , College of Life Science , Liaoning Normal University , Dalian,Liaoning 116081 , China )

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Soil nematodes around the plant rhizosphere were surveyed along the transect of Xishan reservoir in Dalian to the horizontal distance from spring to autumn in 2010.The differences of community characteristics among soil nematodes lived in the 0～20 cm soil and 20~40 cm soil were analysed. A total of 1 707 nematodes belonging to 2 classes ,7 orders ,26 families and 36 genera were surveyed. The average density was 406.4 individuals per kg dry soil. The results indicated that the total number of soil nematodes increased with the distance extension. The minimum nematodes count appeared in the nearest, and the maximum appeared in the farthest from the transect. EI was less than 50 and SI was more than 50. So there was no interference in the three samples of the reservoir where the food webs were forming.

Key words: soil nematodes; community structure; biological diversity; ecological indices;wetland environment

土壤線蟲是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要功能組分[1]，在各類土壤中普遍存在,種類和數(shù)量豐富,群落生物多樣性高,被看作是最重要的評價土壤質(zhì)量變化的敏感指示生物之一[2-6]。對其研究不僅有助于揭示土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),還可以提供有關(guān)土壤生態(tài)過程的獨特信息[7]。土壤線蟲是研究植物─土壤─線蟲關(guān)系較好的生態(tài)模型[8]，因此，以0～10 cm和10～20 cm分層調(diào)查大連市西山水庫植物根際土壤線蟲的種類和分布，有助于了解這些野生植物生長的土壤環(huán)境中線蟲類群的組成結(jié)構(gòu)，以及這些線蟲與各種環(huán)境因素之間的生態(tài)關(guān)系。

1試驗方法

1.1樣品采集與處理

試驗地位于大連市甘井子區(qū)西山水庫，屬于人工濕地，以草本植物覆蓋。2010年5—11月，按春（5月末）、夏（7月末）、秋（11月初）共3次對樣地進行土壤線蟲取樣，其中從秋季開始整個水庫屬被淹狀態(tài)，因此，秋季部分樣地未采樣，冬季嚴寒，水面結(jié)冰，無法采樣。從水庫岸邊原生裸地開始按距離劃分3個樣帶，分別為0～20 m，20～40 m，40～60 m，采用3點混合取樣法，各樣地樣深度

20 cm，沿土壤剖面劃分為0～10 cm，10～20cm兩層，共采集用于提取分離土壤線蟲的土壤樣品60份，淘洗-過篩-淺盤法實驗室分離提取土壤線蟲[9]。線蟲標本主要依據(jù)尹文英《中國土壤動物檢索圖鑒》鑒定[10]，一般鑒定到屬,并依據(jù)土壤濕度,將土壤線蟲個體數(shù)量折算成每1 kg干土含有線蟲的條數(shù) [11] 。烘干法測土壤含水率；水合熱重鉻酸鉀-硫酸-比色法測土壤有機質(zhì)；硝酸淀粉法測土壤硝態(tài)氮；四苯硼鈉比濁法測速效磷；NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測速效鉀。各樣帶植物根際土壤理化指標見表1。

1.2 數(shù)據(jù)處理

生態(tài)指數(shù)計算采用多樣性指數(shù)和功能類群指數(shù)表達土壤線蟲群落多樣性和各生境土壤線蟲群落功能結(jié)構(gòu)特征。公式如下：

（1）Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H')H'=∑ni/N×ln(ni/N) ；

其中，ni為第i個類群的個體數(shù), N為群落中所有類群的個體總數(shù)。

（2）Pielou均勻度指數(shù)(J) J= H′/lnS

其中，S為類群數(shù)；

（3）Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（C） C=∑Pi2

其中，Pi=ni /N；

（4）Margalef豐富度指數(shù)(SR)SR=(S-1)/lnN；

（5）線蟲營養(yǎng)多樣性指數(shù)(TD)TD=∑pi2；

（6）MI指數(shù)( PPI指數(shù)、MMI指數(shù)) MI ( PPI、MMI) = =cpi×pi；

其中，cpi為非植物寄生性(植物寄生性)土壤線蟲第i類群colonizer-persister值; n為非植物寄生性(植物寄生性)土壤線蟲類群數(shù); Pi為土壤線蟲群落非植物寄生性(植物寄生性)土壤線蟲第i類群的個體數(shù)占群落總個體數(shù)的比例。）

（7）結(jié)構(gòu)指數(shù)（Structural index） SI = 100×s/(s+b) ；

（8）富集指數(shù)（Enrichment index） EI = 100×e/(e+b)；

（9）基礎(chǔ)指數(shù)（Basal index） BI = 100×b/(s+e+b)；

其中，b（basal）代表食物網(wǎng)中的基礎(chǔ)成分，主要指Ba2和Fu2這兩個類群（即食細菌線蟲和食真菌線蟲中cp值為2的類群）；e（enrichment）代表食物網(wǎng)中的富集成分，主要指Ba1和Fu2這兩個類群（即食細菌線蟲中cp值為1和食真菌線蟲中cp值為2的類群）；s（structure）代表食物網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)成分，包括Ba3-Ba5、Fu3-Fu5、OP3-OP5、H2-H5類群（分別為食細菌線蟲、食真菌線蟲和雜食線蟲中cp值為3～5的類群以及捕食線蟲中cp值為2～5的類群），b、e和s對應(yīng)的值分別為Σkbnb，Σkene 和Σksns，其中kb，ke和ks為各類群所對應(yīng)的加權(quán)數(shù)（其值在0.8~5.0之間），而nb、ne和ns則為各類群的相對多度）

數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理、方差分析、相關(guān)分析均在Excel、SPSS 軟件上進行。

2結(jié)果

2.1線蟲屬數(shù)分類

研究期間共捕獲線蟲1 707條，分別屬于線蟲動物門2綱7目26科36屬。其中棱咽屬（Prismatolaimus）和螺旋屬（Helicotylenchus）為優(yōu)勢屬，個體數(shù)占總捕獲個體數(shù)量的27.34%；常見屬20屬，包括Paraphelenchus、真頭葉屬（Eucephalobus）、擬麗突屬（Acrobeloides）、Heterocephalobus、連胃屬（Chrohogaster）、三孔屬（Tripyla）、Pseudhalenchus、Coslenchus、針屬（Paratylenchus）、異皮屬（Heterodera）、半輪屬（Hemichconemoides）、Aporcelaimellus、Aporcelaimium、Paraxonchium、Epidorylaimus、真矛屬（Eudorylaimus）、墊咽屬（Tylencholaimus）、膜皮屬（Diphtherophora）、前矛線屬（Prodorylaimus）、盤咽屬（Discolaimus），個體數(shù)占總捕獲個體數(shù)量的67.04%；稀有屬包括麗突屬（Acrobeles）、繞線屬（Plectus）、威爾斯屬(Wilsonema)、Panagrolaimus盆咽屬、瓣唇屬（Panagrobelus）、Monhystera、Trischistoma、異色矛屬（Achromadora）、Teratocephalus、無咽屬（Alaimus）、滑刃屬（Aphelenchoides）、Dorydorella、Microdorylaimus、Clarkus14屬,個體數(shù)占總捕獲個體數(shù)的5.63%。優(yōu)勢屬和常見屬個體數(shù)量共占總捕獲個體數(shù)量的94.37%，這些類群個體數(shù)量多，構(gòu)成了研究區(qū)土壤線蟲群落的主體。0～20 m共捕獲線蟲29屬，其中優(yōu)勢屬2個，常見屬16個，稀有屬11個；20～40 m共捕獲線蟲24屬，其中優(yōu)勢屬3個，常見屬14個，稀有屬7個；40～60 m共捕獲線蟲34屬，其中優(yōu)勢屬2個，常見屬19個，稀有屬13個。Prismatolaimus棱咽屬為3個樣帶的共有優(yōu)勢屬，相對多度為14.11%。，各個樣帶科屬的不同反映了距離水庫水平差異影響了土壤線蟲群落的相對多度。

2.2線蟲數(shù)量變化

0～20 m每1 kg干土中土壤線蟲的總數(shù)為

2 534.9條, 20～40 m每1 kg干土中土壤線蟲總數(shù)為5 250.1條，40～60 m每1 kg干土中土壤線蟲總數(shù)為9 280.9條。隨著樣帶的延伸，土壤線蟲總數(shù)逐漸增加，最小值出現(xiàn)在距離水庫最近樣帶，最大值出現(xiàn)在距離水庫最遠樣帶。

樣帶0～20 m，20～40 m，40～60 m土壤0～10 cm土層線蟲數(shù)量分別是10～20 cm土層的1.90，1.84，

1.04倍。土壤線蟲的垂直分布表現(xiàn)出強烈的表聚性，上層土壤線蟲的數(shù)量明顯高于下層（圖1）。

2.3 線蟲群落生態(tài)指數(shù)

采用多樣性H'指數(shù)、均勻度J指數(shù)、豐富度SR指數(shù)、優(yōu)勢度C指數(shù)和營養(yǎng)多樣性TD指數(shù)計算不同植被下土壤線蟲群落多樣性，采用SI指數(shù)、EI指數(shù)、BI指數(shù)、PPI 指數(shù)、MI2-5指數(shù)研究不同植被恢復(fù)下土壤線蟲群落功能結(jié)構(gòu)的差異，具體指數(shù)見表2 。由表2可見，EI都小于50，SI都大于50，說明水庫3個樣帶無干擾，食物網(wǎng)正在形成當中。各樣帶多樣性指數(shù)H'、豐富度指數(shù)SR和MI2-5指數(shù)均為：40～60 m>20～40 m>0～20 m。

2.4 線蟲與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)分析

由表3可以看出，不同的土壤理化性質(zhì)對不同的線蟲數(shù)量、生態(tài)指數(shù)的影響不同。土壤含水量與優(yōu)勢度指數(shù)（C）和MI2-5有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與均勻度指數(shù)（J）和豐富度指數(shù)（SR）有顯著的負相關(guān)關(guān)系；有機質(zhì)與PPI指數(shù)有顯著負相關(guān)關(guān)系；硝態(tài)氮與線蟲數(shù)量有顯著的正相關(guān)關(guān)系；速效磷與線蟲數(shù)量多樣性指數(shù)（H'）、豐富度指數(shù)（SR）有顯著正相關(guān)關(guān)系；速效鉀與基礎(chǔ)指數(shù)(BI)有顯著正相關(guān)關(guān)系。這反映了西山水庫植物根際土壤線蟲群落對土壤根系及其理化性質(zhì)變化的響應(yīng)。

3討論

本研究中棱咽屬（Prismatolaimus）和螺旋屬（Helicotylenchus）為優(yōu)勢屬，不同樣帶線蟲優(yōu)勢屬表現(xiàn)出一定的差異性,其中,0～20 m和40～60 m有兩個優(yōu)勢屬,而20～40 m有3個優(yōu)勢屬,這可能與各樣帶植物物種多少以及土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)有關(guān)。由表3可看出，土壤含水量情況也會影響土壤線蟲的多樣性。一般情況下,土體中土壤動物個體數(shù)量的垂直分布具有表聚性[12]。植物土壤根際上層土壤中線蟲數(shù)量比下層多，富含養(yǎng)分比下層充足，這一點正體現(xiàn)了線蟲數(shù)量與硝態(tài)氮和速效磷的正相關(guān)關(guān)聯(lián)。而PPI指數(shù)與有機質(zhì)呈負相關(guān)正是由于有機質(zhì)給植物提供養(yǎng)分，而且水庫樣帶正處于食物網(wǎng)形成當中，并未受到干擾，而植物根系土壤有機質(zhì)含量越高，代表受干擾程度越低。

本試驗通過研究土壤線蟲數(shù)量、群落多樣性指數(shù)和功能類群指數(shù)反映不同樣帶植物根系土壤差異，也反映了西山水庫未受人為干擾樣地的基本情況，而且體現(xiàn)了土壤生物對濕地環(huán)境的響應(yīng)。

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