銅、鋅污染梯度對(duì)自然林地和農(nóng)田土壤線蟲(chóng)群落的影響*

李鈺飛，李吉進(jìn)，許俊香，劉本生，喬玉輝，孫欽平?

（1. 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所，北京 100097；2. 北京市生物多樣性與有機(jī)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193）

生物多樣性與群落穩(wěn)定性的關(guān)系一直以來(lái)是土壤生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[1]。一般認(rèn)為，食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，生物多樣性越高，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越強(qiáng)。這是由于復(fù)雜的食物網(wǎng)中某一生物類(lèi)群消失，可由相似功能的生物代替，從而可以保持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[2]，相比之下簡(jiǎn)單食物網(wǎng)某一食物鏈的斷裂則可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生較大影響。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤樣品易于采集，土壤生物的提取和鑒別技術(shù)日益成熟，為研究生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定性的關(guān)系提供了良好平臺(tái)。此前，已有不少學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)工作[3-6]，然而，大部分研究集中在地下生態(tài)系統(tǒng)分解者的層面上[1，7]，無(wú)法反映食物網(wǎng)的全貌，這樣的缺陷使得研究對(duì)象轉(zhuǎn)向能夠提供更為豐富的土壤生態(tài)功能信息的指示性生物[8]。

在眾多土壤生物中，線蟲(chóng)的種類(lèi)豐富，數(shù)量龐大，廣泛分布于地球上所有的土壤類(lèi)型[9]，其占據(jù)碎屑食物網(wǎng)的多個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)[10]，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的降解和養(yǎng)分循環(huán)起到重要作用[11]。依據(jù)世代周期和體型，線蟲(chóng)可劃分成不同的生存對(duì)策者[12]，cp值為1的r對(duì)策者可對(duì)土壤有機(jī)物投入做出迅速響應(yīng)；世代周期略長(zhǎng)的一般機(jī)會(huì)主義者（general opportunists）通常具有更強(qiáng)的擾動(dòng)耐受性；cp3-5的偏K對(duì)策線蟲(chóng)則對(duì)干擾較為敏感，數(shù)量會(huì)減少甚至消失[12]?；谶@些特性，線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)可用于指示土壤環(huán)境狀況[13-14]，并由此發(fā)展出了一系列用于反映土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能的生態(tài)指數(shù)和評(píng)價(jià)工具[12，15-16]，廣泛應(yīng)用于分析各類(lèi)擾動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的影響[17-19]。

重金屬污染是一類(lèi)典型的土壤擾動(dòng)，污染物通過(guò)大氣沉降、污水灌溉、固體廢棄物等途徑進(jìn)入土壤，威脅土壤生物的生存繁衍，影響地下生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。單就線蟲(chóng)而言，已有大量相關(guān)報(bào)道[20]，例如沿著污染梯度進(jìn)行野外采樣，探討重金屬污染程度與線蟲(chóng)群落的相關(guān)性[21-22]；或者定性或定量控制試驗(yàn)，人為設(shè)置污染后觀察線蟲(chóng)群落的變化[23-25]。Nagy[20]歸納具有明顯影響的重金屬元素包括Zn，Cu，Ni，Pb，Cr和Se。鑒于此，本試驗(yàn)選取代表性元素Cu和Zn為擾動(dòng)因子，探索兩種不同土壤中線蟲(chóng)群落對(duì)重金屬污染的響應(yīng)。所選樣地為臨近的同一土壤背景下的自然林地和農(nóng)田，自然林地土壤具有更高的生物多樣性，視為健康土壤；而農(nóng)田由于長(zhǎng)期的擾動(dòng)，食物網(wǎng)相對(duì)簡(jiǎn)單，視為受脅迫土壤。有別于此前的報(bào)導(dǎo)[3，6]，本研究將從污染程度的角度出發(fā)，明確健康土壤和脅迫土壤對(duì)重金屬污染的抵抗力的差異，為后續(xù)從時(shí)間角度研究多樣性和穩(wěn)定性關(guān)系提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

土壤樣品采集于北京市延慶區(qū)小豐營(yíng)村（N40°26′0″，E115°53′2″），該區(qū)域?qū)贉貛c中溫帶、半干旱與半濕潤(rùn)帶的過(guò)渡地帶，大陸性季風(fēng)氣候，冬冷夏涼，年均氣溫8 ℃。多年平均降水量443.2 mm，降水時(shí)空分布不均。區(qū)域內(nèi)土壤類(lèi)型為潮褐土，質(zhì)地為輕壤。取樣分別在臨近的自然林地和農(nóng)田進(jìn)行。自然林地面積約824 m2，為多年荒地植被自然演替而成，幾乎無(wú)人為干擾，其主要覆蓋植被包括豬毛菜（Salsola collina）、 刺兒菜（Cirsium arvensevar.integrifolium）、艾蒿（Artemisia argyi）、苣荬菜（Sonchus wightianus）和刺兒槐（Robinia pseudoacacia）。農(nóng)田位于自然林地北側(cè)約43 m遠(yuǎn)，面積約1 452 m2，種植西蘭花（Brassica oleracea）（取樣期間已收獲），并常年施用有機(jī)肥（25 t·hm-2）、復(fù)合肥（1.15 t·hm-2）和尿素（0.53 t·hm-2），人為擾動(dòng)強(qiáng)烈。樣地土壤基礎(chǔ)理化性狀見(jiàn)表1。

表1 自然林地與農(nóng)田土壤基礎(chǔ)理化性狀Table 1 Initial physico-chemical properties of wild woodland and farmland soils before the incubation experiment

1.2 土樣采集與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

土壤樣品采集時(shí)間為2017年6月21日。為盡量降低土壤異質(zhì)性，每種樣地分別選擇地面均一的1 m2作為采樣樣方，用木鏟挖取0～20 cm土壤各20 kg，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，常溫保存，并于三日內(nèi)完成培養(yǎng)布置工作。

每種土壤分別添加CuSO4和ZnSO4作為重金屬擾動(dòng)因子，根據(jù)參考文獻(xiàn)[26]的添加量以及我國(guó)土壤Cu和Zn三級(jí)污染的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)對(duì)照（CK）、低濃度（L）、中等濃度（M）和高濃度（H）的添加梯度，分別為0、100、400、800 mg·kg-1干土的添加量，其中CK為兩種重金屬共用，因此試驗(yàn)總計(jì)（1+3×2）×2=14個(gè)處理，重復(fù)3次。每盆裝入310 g過(guò)4 mm篩的鮮土，根據(jù)土壤含水率換算出干土所需的重金屬添加量。每盆自然林地和農(nóng)田土壤分別加入80 mL和35 mL配置好的溶液，使得土壤達(dá)到田間持水量的60%。所有培養(yǎng)盆轉(zhuǎn)移至25 ℃培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)，每周補(bǔ)充水分一次，同時(shí)隨機(jī)調(diào)換位置；參考Liu[6]和Korthals[25]等的培養(yǎng)周期，于23 d后進(jìn)行破壞性取樣。

土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)的測(cè)定采用常規(guī)方法。土壤有效銅和有效鋅含量采用0.1 mol·L-1鹽酸浸提-原子吸收光譜法測(cè)定。Cu處理的土壤僅測(cè)定有效銅含量，Zn處理的土壤僅測(cè)定有效鋅含量，而兩種生境的對(duì)照處理有效銅和有效鋅均測(cè)定。

1.3 線蟲(chóng)分離與鑒定

線蟲(chóng)分離采用淺盤(pán)法。將60 g鮮土平鋪于1 mm網(wǎng)篩上，并在網(wǎng)篩上墊一層紙巾，48 h后收集淺盤(pán)中的線蟲(chóng)，靜置1 d后保存于4%福爾馬林中。所獲線蟲(chóng)于40倍倒置顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)，隨機(jī)挑選100條于100—400倍顯微鏡下根據(jù)線蟲(chóng)頭部、尾部、食道等特征鑒定至屬水平。根據(jù)線蟲(chóng)網(wǎng)站（http://nemaplex.ucdavis.edu/Ecology/EcologyMenu.htm）上的食性分類(lèi)，所獲線蟲(chóng)劃分為4個(gè)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群：食細(xì)菌線蟲(chóng)（Ba）、食真菌線蟲(chóng)（Fu）、植食性線蟲(chóng)（He）和雜食捕食性線蟲(chóng)（OP）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)NINJA系統(tǒng)（http://sieriebriennikov.shinyapps.io/ninja/）將線蟲(chóng)群落數(shù)據(jù)上傳，以計(jì)算用于指示食物網(wǎng)狀況和擾動(dòng)程度的功能性生態(tài)指數(shù)，本試驗(yàn)中用到的指標(biāo)包括富集指數(shù)EI（Enrichment index）、結(jié)構(gòu)指數(shù)SI（Structure index）和基礎(chǔ)指數(shù)BI（Basal index）。此外，還計(jì)算3個(gè)多樣性指標(biāo)：香農(nóng)指數(shù)H′（Shannon index）、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)λ（Dominance）和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群多樣性指數(shù)T（Trophic diversity）。H′=-∑pi（lnpi），λ=∑pi2，其中pi為第i個(gè)分類(lèi)單元個(gè)體數(shù)在線蟲(chóng)總數(shù)中的比例；T=1/∑pi2，pi為第i個(gè)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群在線蟲(chóng)群落中的比例[27]。

重金屬擾動(dòng)對(duì)線蟲(chóng)的影響采用單因素方差分析，多重比較方法為L(zhǎng)SD，對(duì)于不滿(mǎn)足齊次性檢測(cè)的數(shù)據(jù)，方差分析前進(jìn)行l(wèi)n（x+1），開(kāi)平方或反正弦轉(zhuǎn)換，若轉(zhuǎn)換后仍不滿(mǎn)足齊次性要求，采取Kruskal-Wallis 非參數(shù)檢驗(yàn)，并用 Mann-Whitney非參數(shù)檢驗(yàn)兩兩比較處理間的差異。土壤之間，以及重金屬之間的對(duì)比采用t檢驗(yàn)。所有分析顯著性水平設(shè)為P＜0.05，SPSS16.0中完成。

排序分析用來(lái)呈現(xiàn)不同處理間線蟲(chóng)群落的差異，采用PCA模型，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)n（x+1）轉(zhuǎn)化。分析在Canoco 5.0中完成。

2 結(jié) 果

2.1 不同處理土壤有效Cu和Zn含量

隨著添加量的升高，自然林地和農(nóng)田土壤中有效態(tài)Cu或Zn均顯著升高（P＜0.05），有效銅最高值均出現(xiàn)在自然林地（363.79 mg·kg-1），有效Zn最高值出現(xiàn)在農(nóng)田（297.27 mg·kg-1）（表2）。

表2 不同處理土壤有效Cu和Zn含量Table 2 Contents of soil available copper and zinc in the soil relative to treatment /（mg·kg-1）

2.2 Cu和Zn添加對(duì)線蟲(chóng)數(shù)量的影響

重金屬施用梯度對(duì)線蟲(chóng)總數(shù)有顯著影響，其中對(duì)自然林地的影響要強(qiáng)于農(nóng)田土壤（圖1）。自然林地線蟲(chóng)數(shù)量隨擾動(dòng)增加而逐漸下降，并且在Zn的處理中更為明顯；而在農(nóng)田則呈現(xiàn)低濃度條件下線蟲(chóng)數(shù)量降低，中、高濃度下又升高的趨勢(shì)。在中、高濃度處理中農(nóng)田線蟲(chóng)總數(shù)高于自然林地，僅在Cu的中等濃度處理未見(jiàn)顯著差異（P＞0.05）；而在低濃度條件下，呈相反趨勢(shì)，并且在Zn處理中差異顯著（P＜0.05）。

自然林地中的植食性線蟲(chóng)數(shù)量顯著高于農(nóng)田土壤（P＜0.05）（圖1），且重金屬對(duì)自然林地植食性線蟲(chóng)數(shù)量沒(méi)有顯著影響（P＞0.05），但對(duì)農(nóng)田的表現(xiàn)出抑制趨勢(shì)。食細(xì)菌線蟲(chóng)在各處理間的變化規(guī)律與線蟲(chóng)總數(shù)的相近。重金屬對(duì)食真菌線蟲(chóng)總體上無(wú)顯著影響（P＞0.05），僅在Zn處理的低濃度和高濃度之間表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）。對(duì)于捕食雜食性線蟲(chóng)，在自然林地僅添加高濃度Zn表現(xiàn)出顯著抑制效應(yīng)（P＜0.05）；而在農(nóng)田土壤，中、高濃度Cu，以及低濃度Zn均可顯著降低線蟲(chóng)數(shù)量（P＜0.05）。

圖1 重金屬添加對(duì)土壤線蟲(chóng)數(shù)量的影響Fig. 1 Effects of Cu and Zn addition on nematode abundance

2.3 Cu和Zn添加對(duì)線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的影響

試驗(yàn)總計(jì)發(fā)現(xiàn)52個(gè)線蟲(chóng)分類(lèi)單位，其中自然林地48個(gè)，農(nóng)田32個(gè)，其中自然林地特有的線蟲(chóng)種類(lèi)遠(yuǎn)多于農(nóng)田的（表3）。兩種生境均以食細(xì)菌線蟲(chóng)為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群；植物寄生類(lèi)線蟲(chóng)在自然林地為次優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，但其在農(nóng)田土壤中所占比例最小。在自然林地中，重金屬表現(xiàn)出抑制食細(xì)菌線蟲(chóng)比例，提升植食性線蟲(chóng)比例的規(guī)律；而在農(nóng)田土壤則呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)（表4）。

農(nóng)田土壤中以Ba1線蟲(chóng)和Ba2線蟲(chóng)為主，且二者數(shù)量相當(dāng)（表5）；自然林地中Ba2線蟲(chóng)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其次是Ba3線蟲(chóng)，且這兩類(lèi)線蟲(chóng)在中、高擾動(dòng)條件下大幅減少。He3是自然林地主要的植食性線蟲(chóng)，其數(shù)量在高濃度擾動(dòng)條件下有較明顯的下降。雜食捕食性線蟲(chóng)以O(shè)m4為主，此外在自然林地中還存在相當(dāng)比例的Pr5線蟲(chóng)，其數(shù)量隨擾動(dòng)程度的增加而減少。

表3 取樣期間所獲線蟲(chóng)分類(lèi)單位Table 3 Taxa of nematode identified in the soils under incubation

表4 不同處理各營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群比例Table 4 Proportions of trophic groups relative to treatment/%

表5 不同處理各線蟲(chóng)功能團(tuán)數(shù)量Table 5 Number of functional groups of soil nematodes relative to treatment /（ind·100 g-1 dry soil）

續(xù)表

線蟲(chóng)群落PCA分析顯示，自然林地各重金屬處理的線蟲(chóng)群落與CK相似度較高（圖2a），僅在中濃度的Cu和Zn，以及高濃度的Zn表現(xiàn)出和對(duì)照較大的差異；相比而言，農(nóng)田土壤CK與各重金屬處理后的線蟲(chóng)群落差異更為明顯（圖2b），反映出添加重金屬對(duì)農(nóng)田土壤線蟲(chóng)影響更強(qiáng)烈。

圖2 線蟲(chóng)群落PCA分析Fig. 2 Principal component analysis of nematode community

2.4 Cu和Zn添加對(duì)線蟲(chóng)多樣性的影響

重金屬梯度對(duì)自然林地的優(yōu)勢(shì)度和香農(nóng)指數(shù)無(wú)顯著影響（P＞0.05）（圖3），但是顯著提升了中、高濃度處理的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群多樣性。對(duì)于農(nóng)田土壤，添加重金屬表現(xiàn)出降低線蟲(chóng)多樣性，提高優(yōu)勢(shì)度的趨勢(shì)，Cu處理中在高濃度時(shí)達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）；Zn處理中低濃度時(shí)即表現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05）。高濃度Cu添加顯著降低了農(nóng)田土壤線蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群多樣性（P＜0.05）；而對(duì)于Zn組處理，低、中濃度表現(xiàn)出顯著的降低效應(yīng)（P＜0.05）。無(wú)論是對(duì)照，還是添加重金屬后，自然林地線蟲(chóng)多樣性（香農(nóng)指數(shù)和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群多樣性）均高于農(nóng)田土壤，且除低濃度的Zn處理外均達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）。而優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，但在對(duì)照、中濃度Cu處理中差異并不顯著（P＞0.05）。

2.5 Cu和Zn添加對(duì)線蟲(chóng)功能性指數(shù)的影響

Cu對(duì)線蟲(chóng)功能性指數(shù)的影響要弱于Zn的影響（圖4）。Cu僅顯著降低了農(nóng)田土壤高濃度處理的結(jié)構(gòu)指數(shù)（P＜0.05）。Zn添加對(duì)自然林地的富集指數(shù)無(wú)顯著影響（P＞0.05），但對(duì)基礎(chǔ)指數(shù)產(chǎn)生了先抑制，后提升的效應(yīng)，并在高濃度條件下顯著降低了結(jié)構(gòu)指數(shù)（P＜0.05）。Zn對(duì)農(nóng)田土壤各線蟲(chóng)功能性指數(shù)均有不同程度的影響，基礎(chǔ)指數(shù)和富集指數(shù)呈現(xiàn)出波動(dòng)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)指數(shù)降低，并在中等添加濃度條件下呈顯著差異（P＜0.05）。總體上，重金屬添加梯度中自然林地線蟲(chóng)的結(jié)構(gòu)指數(shù)高于農(nóng)田土壤的，并且在大部分對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)組達(dá)到顯著性差異（P＜0.05），而富集指數(shù)呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，反映出自然林地食物網(wǎng)更為復(fù)雜，擾動(dòng)較小，農(nóng)田土壤呈養(yǎng)分富集狀態(tài)，擾動(dòng)強(qiáng)烈（圖4）?；A(chǔ)指數(shù)也表現(xiàn)為自然林地的高于農(nóng)田的，但大部分對(duì)應(yīng)組差異不顯著（P＞0.05）。

圖3 重金屬添加對(duì)線蟲(chóng)多樣性的影響Fig. 3 Effects of Cu and Zn addition on nematode diversity

圖4 重金屬添加對(duì)線蟲(chóng)功能性指數(shù)的影響Fig. 4 Effects of Cu and Zn addition on nematode functional indices

2.6 線蟲(chóng)指標(biāo)與有效態(tài)Cu和Zn的相關(guān)性

在添加Cu擾動(dòng)處理中，自然林地的有效Cu含量同線蟲(chóng)總數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）（表6），而同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群多樣性指數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；農(nóng)田中有效Cu含量同結(jié)構(gòu)指數(shù)和香農(nóng)指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），同線蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)度呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。在添加Zn擾動(dòng)的處理中，自然林地的有效Zn含量分別同結(jié)構(gòu)指數(shù)和線蟲(chóng)總數(shù)呈顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）負(fù)相關(guān)關(guān)系；同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群多樣指數(shù)成極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）；農(nóng)田的有效Zn含量同線蟲(chóng)各指標(biāo)均無(wú)顯著相關(guān)性。綜合了兩種生境（n=24）的各線蟲(chóng)指標(biāo)同有效Cu和Zn均無(wú)顯著相關(guān)性。

表6 線蟲(chóng)指標(biāo)與有效態(tài)Cu和Zn的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of nematode indices and soil available heavy metals

3 討 論

土壤線蟲(chóng)是一類(lèi)對(duì)環(huán)境污染和人為擾動(dòng)反應(yīng)敏銳的生物[12-13]，通常在重金屬濃度升高的土壤中，數(shù)量呈下降趨勢(shì)[25，28-29]，本研究中自然林地線蟲(chóng)的數(shù)量的變化即符合這個(gè)規(guī)律。但是在農(nóng)田土壤中，線蟲(chóng)數(shù)量出現(xiàn)低濃度污染條件下降低，中、高濃度條件下又反彈的現(xiàn)象。由于食細(xì)菌線蟲(chóng)在兩種土壤中均是優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，因此線蟲(chóng)總數(shù)的表現(xiàn)與食細(xì)菌線蟲(chóng)密切相關(guān)。兩種土壤中食細(xì)菌線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)本身存在明顯差異，自然林地中以Ba2線蟲(chóng)為主，其次為Ba3線蟲(chóng)，這兩類(lèi)線蟲(chóng)在中和高Zn和Cu脅迫條件下均不同程度的減少，也就導(dǎo)致了食細(xì)菌線蟲(chóng)豐度的降低。而農(nóng)田中世代周期較短、可以快速繁殖的Ba1線蟲(chóng)平均占到48.5%的比例，Clarke和Shepherd[30]曾報(bào)道了一定濃度的Cu和Zn能刺激線蟲(chóng)卵的孵化，增加線蟲(chóng)豐度，因而本研究中農(nóng)田土壤中線蟲(chóng)數(shù)量的表現(xiàn)一定程度上與Cu或Zn的添加促進(jìn)典型機(jī)會(huì)主義者繁殖有關(guān)。值得注意的是，農(nóng)田中也有較高比例的Ba2線蟲(chóng)，但其變化趨勢(shì)有別于自然林地的該類(lèi)線蟲(chóng)。即便屬于同一功能群，不同種類(lèi)的線蟲(chóng)對(duì)等同擾動(dòng)的響應(yīng)也可能存在差別[31]，從而影響兩種生境食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量的變化趨勢(shì)。在自然林地中，植食性線蟲(chóng)是次優(yōu)勢(shì)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群，其數(shù)量未受Cu和Zn添加的影響。植食性線蟲(chóng)豐富與其寄主密切相關(guān)，而自然林地植被覆蓋度較高，土壤中植物根及其碎屑豐富，短時(shí)間內(nèi)不易分解。由此可以推測(cè)，對(duì)于自然林地土壤中植食性線蟲(chóng)，食物資源相比Cu和Zn擾動(dòng)是更為重要的影響因素。反觀在農(nóng)田土壤中，植食性線蟲(chóng)種類(lèi)和數(shù)量本身稀少，且植物根系生物量小（根據(jù)地上植被情況推測(cè)，未實(shí)時(shí)測(cè)定），因而外源擾動(dòng)因素的作用更為明顯。

雜食捕食性線蟲(chóng)是線蟲(chóng)中的高級(jí)類(lèi)群，其在線蟲(chóng)群落中的比例及由其發(fā)展出的結(jié)構(gòu)指數(shù)常用來(lái)指示土壤食物網(wǎng)的復(fù)雜性[10，12]。在本研究中，自然林地相比農(nóng)田土壤具有更為復(fù)雜的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這點(diǎn)與Li等[27]報(bào)道的自然林地、農(nóng)田和溫室等土地利用方式下線蟲(chóng)群落特征的對(duì)比研究結(jié)果一致。值得注意的是，在施加同等條件的重金屬Cu和Zn擾動(dòng)后，農(nóng)田土壤的雜食捕食性線蟲(chóng)數(shù)量相比自然林地受到的影響更為明顯，其在低、中等濃度擾動(dòng)條件下即顯著降低，而自然林地土壤中，此類(lèi)線蟲(chóng)僅在經(jīng)歷了高濃度脅迫才表現(xiàn)出顯著的減少，反映出從污染程度的角度出發(fā)，自然林地土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抵抗力。然而，此現(xiàn)象與高cp值線蟲(chóng)對(duì)擾動(dòng)更為敏感[12]這個(gè)主流觀點(diǎn)看似并不完全相符。事實(shí)上，擾動(dòng)并不一定對(duì)所有高級(jí)線蟲(chóng)類(lèi)群都造成負(fù)面影響，比如耕作和施肥擾動(dòng)反而會(huì)促進(jìn)Mylonchulus（Pr4）的 發(fā) 生[13]；Zhao 和 Neher[31]發(fā) 現(xiàn)Aporcelaimellus（Om5）和土壤Zn含量呈正相關(guān)趨勢(shì)；Liu等[6]對(duì)比了不同擾動(dòng)條件下兩種土壤線蟲(chóng)群落的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)干燥脅迫提高了退化土壤的線蟲(chóng)結(jié)構(gòu)指數(shù)。本研究中雜食捕食性線蟲(chóng)對(duì)Cu或Zn擾動(dòng)可能存在不同的響應(yīng)表現(xiàn)。

自然林地中線蟲(chóng)的豐富度（分類(lèi)單位數(shù)量）、香農(nóng)指數(shù)和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群多樣性均高于農(nóng)田土壤，而優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈現(xiàn)相反趨勢(shì)。加入重金屬擾動(dòng)后，自然林地線蟲(chóng)香農(nóng)指數(shù)依然能保持較高水平，而在農(nóng)田土壤中多樣性顯著降低。在一個(gè)相似的研究中，Carrascosa等[3]報(bào)道了自然林地線蟲(chóng)豐富度、食物網(wǎng)復(fù)雜性等指標(biāo)在經(jīng)歷農(nóng)藥擾動(dòng)后相比農(nóng)田土壤表現(xiàn)出更強(qiáng)的抵抗力。盡管該研究是從時(shí)間的角度探索線蟲(chóng)群落的變化，且施加的擾動(dòng)有別于本研究，但也反映了低擾動(dòng)、自然的、食物網(wǎng)復(fù)雜的土壤更有利于維持生物多樣性和群落穩(wěn)定性[2]。自然林地的這種優(yōu)勢(shì)可能與多種因素相關(guān)。首先，在自然的生態(tài)系統(tǒng)中，豐富的有機(jī)質(zhì)可以對(duì)土壤動(dòng)物及其功能起到保護(hù)作用[32]；此外，本研究中自然林地的土壤有效磷含量比農(nóng)田低96.8%（表1），而Wakelin等[33]發(fā)現(xiàn)低磷環(huán)境有利于維持土壤功能的抵抗力；最后，根據(jù)生物多樣性保險(xiǎn)假說(shuō)[34]，自然林地的群落多樣性高，可能具備更多適應(yīng)某種脅迫的互補(bǔ)型分類(lèi)單位[35]。

相比線蟲(chóng)數(shù)量和生態(tài)指標(biāo)，PCA圖能更為直觀的反映出不同處理線蟲(chóng)群落的變化。很顯然，在相同的擾動(dòng)條件下，農(nóng)田土壤線蟲(chóng)群落的變化比自然林地明顯，這也與線蟲(chóng)生態(tài)指數(shù)的結(jié)果一致。PCA分析還顯示在自然林地中，Zn擾動(dòng)對(duì)線蟲(chóng)群落的影響大于Cu的擾動(dòng)，但與Korthals等[25]報(bào)道的等同Cu和Zn對(duì)線蟲(chóng)群落的影響相似這個(gè)規(guī)律并不完全相符。

4 結(jié) 論

兩種生境的土壤在經(jīng)歷Cu和Zn擾動(dòng)后線蟲(chóng)數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不同的響應(yīng)趨勢(shì)。自然林地土壤線蟲(chóng)數(shù)量隨Cu和Zn的添加濃度升高而降低；而農(nóng)田土壤線蟲(chóng)呈現(xiàn)低濃度擾動(dòng)條件下降低，中、高濃度又反彈的現(xiàn)象。且相比自然林地，Zn和Cu擾動(dòng)對(duì)農(nóng)田土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)、多樣性和生態(tài)指數(shù)影響更為明顯。因而，從污染程度以及生物群落結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，高多樣性的自然林地對(duì)Cu和Zn污染的抵抗力更強(qiáng)。未來(lái)將從時(shí)間的角度繼續(xù)探索線蟲(chóng)群落的穩(wěn)定性，為闡明土壤生物多樣性與穩(wěn)定性關(guān)系提供佐證。