圍封、放牧、刈割對(duì)內(nèi)蒙古典型草原土壤線蟲(chóng)群落的影響

侯林秀， 張 斌， 孫浩宇， 徐智超， 王永慧， 溫 璐， 王立新

(內(nèi)蒙古大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021)

線蟲(chóng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中數(shù)量最多、分布廣泛的土壤后生動(dòng)物類群，在土壤有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)方面起重要作用[1-2]。它們常被看作是指示土壤健康狀況、衡量生態(tài)系統(tǒng)抵抗力和恢復(fù)力的重要生物[3]，這主要?dú)w因于土壤線蟲(chóng)對(duì)環(huán)境變化更為敏感的反應(yīng)能力、分離鑒定方法的易操作性、食性的多樣性以及與其他生物群落更為緊密的關(guān)聯(lián)性等[4]。這些特點(diǎn)決定它們可以通過(guò)自身代謝活動(dòng)和取食活動(dòng)等多種方式影響土壤有機(jī)質(zhì)分解[5]。近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者針對(duì)土壤線蟲(chóng)群落展開(kāi)研究，集中于探討線蟲(chóng)群落對(duì)不同生物因素(包括植被類型、微生物、其他小動(dòng)物)[6-8]及非生物因素(氣候變化、土質(zhì)和土層深度、土壤理化性質(zhì)等)[9-12]的響應(yīng)機(jī)制。

內(nèi)蒙古典型草原是中國(guó)北方溫帶草原的主體，在碳氮循環(huán)、氣候調(diào)節(jié)等方面具有重要作用，同時(shí)也是當(dāng)?shù)鼐用褓囈陨娴幕A(chǔ)[13-14]。圍封、放牧和刈割作為典型草原最主要的草地利用方式，能改變草地生產(chǎn)力及土壤有機(jī)碳輸入的數(shù)量和質(zhì)量等[15-16]，也會(huì)對(duì)土壤線蟲(chóng)群落產(chǎn)生影響[17-18]。已有學(xué)者分析土壤線蟲(chóng)群落對(duì)草地利用方式的響應(yīng)情況，但基本上僅針對(duì)一種或兩種利用方式展開(kāi)研究，未同時(shí)對(duì)比圍封、放牧、刈割對(duì)土壤線蟲(chóng)的影響，且互相之間尚未形成一致的結(jié)論[19-21]。此外，大部分草地位于生態(tài)脆弱帶上，除區(qū)域性人為干擾所導(dǎo)致的環(huán)境變化對(duì)土壤線蟲(chóng)群落產(chǎn)生顯著影響之外，線蟲(chóng)群落對(duì)全球性氣候變化也十分敏感[22]。近年來(lái)，地表氣溫、CO2濃度、氮沉降量等有明顯的升高趨勢(shì)，并將持續(xù)性上升，降水格局也將發(fā)生改變[23-24]，在此影響下，土壤線蟲(chóng)群落對(duì)草地利用方式的響應(yīng)情況必將會(huì)產(chǎn)生新的變化，不同的研究時(shí)間和環(huán)境背景在很大程度上決定了前人研究結(jié)果不相同。

因此，探究當(dāng)前氣候環(huán)境下不同草地利用方式對(duì)溫帶典型草原土壤線蟲(chóng)群落組成的影響十分必要。通過(guò)揭示圍封、放牧和刈割處理下土壤線蟲(chóng)種類、豐度、生態(tài)特征指數(shù)的變化規(guī)律，綜合評(píng)估不同利用方式下草地受干擾程度和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)利用潛力，以期為全球環(huán)境變化大背景下實(shí)現(xiàn)高效合理的放牧管理提供生物學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林浩特市毛登牧場(chǎng)內(nèi)蒙古大學(xué)草地生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)基地(44°10′ N，116°28′ E)，海拔1 102 m，屬典型溫帶半干旱大陸性氣候，年平均氣溫2.36℃，年平均無(wú)霜期約為150 d，年平均降水280 mm左右，且降雨多集中在6-9月，約占全年的80%。土壤類型以栗鈣土為主，土壤pH值平均為8.07，地上植物優(yōu)勢(shì)種為羊草(Leymuschinensis)、克氏針茅(Stipakrylovii)等[25-26]，屬典型草原。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立于2012年，選取地勢(shì)平坦、土壤類型相近的3個(gè)100 m×100 m樣區(qū)，樣區(qū)之間的間距為33 m，按照隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)在每個(gè)樣區(qū)設(shè)置3個(gè)大小相同的樣地(33 m×33 m)，間距約為1 m，分別對(duì)應(yīng)圍封(F)、放牧(G)、刈割(C)3種利用方式。每年7-8月在放牧樣地連續(xù)放牧6只羊，持續(xù)到植物留茬高度為6 cm(該高度被認(rèn)為是草地可持續(xù)利用的合理高度[27]，以研究區(qū)優(yōu)勢(shì)種高度為準(zhǔn))；刈割處理在每年8月下旬進(jìn)行，植物留茬高度為6 cm；圍封處理不實(shí)施人為干預(yù)。

1.3 樣品采集及數(shù)據(jù)測(cè)定

于2019年8月采用多點(diǎn)混合采樣法采集土樣，每個(gè)樣地沿對(duì)角線選取3個(gè)樣點(diǎn)，用直徑為8 cm的土鉆鉆取0～10 cm土壤3鉆，同一樣地的9鉆土壤混合為1個(gè)樣品，共計(jì)9個(gè)土樣，盡快帶回實(shí)驗(yàn)室置于-80℃冰箱內(nèi)冷凍。運(yùn)用E.Z.N.A.?soil試劑盒(Omega Bio-tek，Norcross，GA，U.S.)對(duì)土壤樣品進(jìn)行總DNA提取，DNA質(zhì)量利用1%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測(cè)；采用引物nf1F-18sr2bR，即nf1F5′-GGTGGTGCATGGCCGTTCTTAGTT-3′和18sr2bR5′-TA CAAAGGGCAGGGACGTAAT-3′進(jìn)行PCR擴(kuò)增[28]，正式試驗(yàn)則通過(guò)TransGen AP221-02進(jìn)行。委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司利用Illumina Miseq PE 3000平臺(tái)進(jìn)行土壤線蟲(chóng)測(cè)序，測(cè)序數(shù)據(jù)比對(duì)物種注釋數(shù)據(jù)庫(kù)為NCBI(NT)。

此外，在8月上旬的生物量峰值階段于每個(gè)樣地隨機(jī)選擇1 m×1 m的小樣方，記錄樣方內(nèi)的植物物種數(shù)以表征植物物種豐富度。

1.4 土壤線蟲(chóng)群落生態(tài)學(xué)指數(shù)計(jì)算

用Jaccard相似性指數(shù)(ISj)[29]表征線蟲(chóng)群落相似性：

(1)

用豐富度指數(shù)(S)、Shannon指數(shù)(H′)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(λ)、均勻度指數(shù)(J′)來(lái)衡量土壤線蟲(chóng)的物種多樣性，用以描述線蟲(chóng)群落在局域生境內(nèi)的類群數(shù)量和分布情況[30]。利用成熟度指數(shù)(Maturity index，MI)、植物寄生線蟲(chóng)成熟度指數(shù)(Maturity index of plant parasite,PPI)、基礎(chǔ)指數(shù)(Basic index，BI)、結(jié)構(gòu)指數(shù)(Structure index，SI)、富集指數(shù)(Enrichment index，EI)來(lái)表征線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和土壤養(yǎng)分富集等[31]。

(2)

(3)

(4)

式中，S為群落物種數(shù)目；Pi為物種i的相對(duì)重要值，即物種i的個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。

(5)

(6)

式(5)中，vi為第i類自由生活線蟲(chóng)的Colonizer-persister值(c-p值)，Pi為物種i的相對(duì)重要值，即物種i的個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。

式(6)中，vi為第i類植物寄生線蟲(chóng)的c-p值，Pi為物種i的相對(duì)重要值，即物種i的個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。

BI=100×[b/(e+b+s)]

(7)

SI=100×[s/(b+s)]

(8)

EI=100×[e/(e+b)]

(9)

式中，b為線蟲(chóng)基礎(chǔ)組分，包括c-p值為2的食細(xì)菌線蟲(chóng)、食真菌線蟲(chóng)；e為線蟲(chóng)富集組分，包括c-p值為1的食細(xì)菌線蟲(chóng)和c-p值為2的食真菌線蟲(chóng)；s為線蟲(chóng)結(jié)構(gòu)組分，包括c-p值為3～5的食細(xì)菌線蟲(chóng)、食真菌線蟲(chóng)和雜食-捕食性線蟲(chóng)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

在上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司云平臺(tái)進(jìn)行在線分析(https://cloud.majorbio.com/)，在線蟲(chóng)屬水平上利用基于Abund-Jaccard算法的ANOSIM分析反映組間差異，并基于Bray-Curtis距離算法對(duì)不同樣地的土壤線蟲(chóng)群落進(jìn)行主坐標(biāo)分析(Principal coordinate analysis，PCoA)分析。采用SPSS 22軟件對(duì)線蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類群相對(duì)豐度和線蟲(chóng)區(qū)系指數(shù)進(jìn)行單因素方差分析，并對(duì)樣地地上植物豐富度與土壤線蟲(chóng)豐富度指數(shù)進(jìn)行線性回歸。冗余分析(Redundancy analysis，RDA)使用Canoco 5完成。此外，為分析土壤線蟲(chóng)群落的代謝活動(dòng)特征，表征生態(tài)系統(tǒng)受干擾程度，將線蟲(chóng)結(jié)構(gòu)指數(shù)和富集指數(shù)整合在同一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)劃分象限進(jìn)行分析[1,7](圖1)。繪圖使用Origin 2019b軟件。

圖1 土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)指數(shù)、富集指數(shù)權(quán)重區(qū)系分析的意義解釋Fig.1 The significance of analysis of soil nematode fauna weight between SI and EI注：圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為象限分區(qū)，具有指示意義。下同Note:In the figure,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,and Ⅳ are quadrant zones with indicative significance. The same as below

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤線蟲(chóng)測(cè)序結(jié)果及群落組成

如表1所示，所有土壤樣品總計(jì)測(cè)得線蟲(chóng)有效序列2 404 條，共歸為38 個(gè)操作分類單元(OTU)，分屬于3綱6 目16 科18 屬19 種。對(duì)比不同利用方式樣地，土壤線蟲(chóng)在科、屬、種水平上均呈現(xiàn)圍封>放牧>刈割的規(guī)律。在考慮物種豐度影響的前提下，ANOSIM距離分布箱式圖結(jié)果表明，不同樣地處理之間存在顯著差異(ANOSIM=0.383，P=0.007)(圖2)。

表1 不同利用方式下草地土壤線蟲(chóng)群落的測(cè)序結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of soil nematode community sequencing results under different utilization modes

圖2 不同利用方式下草地土壤線蟲(chóng)組內(nèi)、組間樣本距離分布箱式圖Fig.2 Box plot of soil nematode sample distance distribution within and between groups under different utilization modes注：Between指的是樣地之間的差異，其他分別代表各自組內(nèi)差異Note:Between refers to the differences Between sample sites,while the others respectively represent differences within their respective groups

將土壤樣本中相對(duì)豐度小于1%的線蟲(chóng)歸為其他線蟲(chóng)屬?；诰€蟲(chóng)屬水平，在圍封、放牧、刈割樣地中，未分類線蟲(chóng)相對(duì)豐度更高，分別占各樣地土壤線蟲(chóng)群落的30.99%，35.09%，38.60%(圖3)。除未分類線蟲(chóng)外，8個(gè)線蟲(chóng)屬為3個(gè)樣地所共有，分別是吻球?qū)?Hoplotylus)、Amblydorylaimus、牙咽屬(Dorylaimellus)、擬麗突屬(Acrobeloides)、針屬(Paratylenchus)、真頭葉屬(Eucephalobus)、絲尾墊刃屬(Filenchus)、輪屬(Criconemoides)。不同利用方式下溫帶典型草原土壤線蟲(chóng)群落組成差異較大，圍封、放牧、刈割樣地中占土壤線蟲(chóng)群落主導(dǎo)地位的線蟲(chóng)屬分別是未分類的細(xì)齒科(unclassified_Leptonchidae)、吻球?qū)?Hoplotylus)、牙咽屬(Dorylaimellus)，在對(duì)應(yīng)樣地的相對(duì)豐度分別為31.96%，28.82%和28.38%。

為消除各樣地之間未分類線蟲(chóng)的影響，對(duì)能具體鑒定到屬或個(gè)別無(wú)法詳細(xì)到屬水平但能確定科水平的土壤線蟲(chóng)重新計(jì)算其相對(duì)豐度，結(jié)果如表2所示。所有樣地共有線蟲(chóng)17 屬，其中圍封樣地共檢測(cè)到線蟲(chóng)13 屬，群落優(yōu)勢(shì)類群(個(gè)體數(shù)量占10%以上的類群)為未分類的細(xì)齒科(unclassified_Leptonchidae)、針屬(Paratylenchus)和擬麗突屬(Acrobeloides)；放牧樣地共有線蟲(chóng)12 屬，優(yōu)勢(shì)類群為擬麗突屬(Acrobeloides)、吻球?qū)?Hoplotylus)、Amblydorylaimus；刈割樣地共有線蟲(chóng)10 屬，Amblydorylaimus、牙咽屬(Dorylaimellus)、吻球?qū)?Hoplotylus)、擬麗突屬(Acrobeloides)為該樣地線蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)屬。所有樣地中，土壤線蟲(chóng)常見(jiàn)屬有輪屬(Criconemoides)、真頭葉屬(Eucephalobus)、絲尾墊刃屬(Filenchus)等，莖屬(Ditylenchus)、獨(dú)壁齒屬(Campydora)、筒咽屬(Cylindrolaimus)等為稀有屬(個(gè)體數(shù)量占總體數(shù)量1%以下的類群)。

圖3 屬水平上不同利用方式下草地線蟲(chóng)群落相對(duì)豐度占比Fig.3 Proportion of nematode community relative abundance under different utilization modes on the genus level

表2 不同利用方式下草地土壤線蟲(chóng)群落組成及營(yíng)養(yǎng)類群、c-p值(不包括未分類線蟲(chóng))Table 2 Soil nematode community composition,functional group and c-p value under different utilization modes (excluding unclassified nematodes)

圖4 土壤理化性質(zhì)與土壤線蟲(chóng)群落的冗余分析Fig.4 Redundancy analysis (RDA) of soil physical and chemical properties and soil nematode community注：Acrobelo代表擬麗突屬，Amblydor為Amblydorylaimus，Aprutids代表艾普魯斯屬，Criconem代表輪屬，Dorylaim代表牙咽屬，Eucephal代表真頭葉屬，F(xiàn)ilenchs代表絲尾墊刃屬，Hoplotyl代表吻球?qū)?，Paratyln代表針屬，Xiphinem代表劍屬，Unclassi為unclassified_Leptonchidae(未分類的細(xì)齒科)，Others代指除未分類線蟲(chóng)以外，所有相對(duì)豐度小于1%的線蟲(chóng)類群。TC為總碳，TN為全氮，TOC為總有機(jī)碳，和分別為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮Note:Acrobelo is Acrobeloides,Amblydor is Amblydorylaimus,Aprutids is Aprutides,Criconem is Criconemoides,Dorylaim is Dorylaimellus,Eucephal is Eucephalobus,Filenchs is Filenchus,Hoplotyl is Hoplotylus,Paratyln is Paratylenchus,Xiphinem is Xiphinema,Unclassi is unclassified_Leptonchidae,Others refers to all nematode groups with relative abundance less than 1% except for unclassified nematodes

2.2 土壤線蟲(chóng)組間差異分析

PCoA分析結(jié)果顯示P值為0.054 0，3種草地利用方式下的線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)未呈現(xiàn)顯著性差異，2個(gè)主成分分別可以解釋37.13%和24.6%的群落結(jié)構(gòu)變化。但圍封樣地與放牧、刈割樣地相比，其土壤線蟲(chóng)結(jié)構(gòu)組成有相對(duì)更為明顯的差異性(圖5)。

圖5 屬水平上不同利用方式下草地線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的PCoA分析Fig.5 PCoA analysis of nematode community structure under different utilization modes on the genus level

為進(jìn)一步探討土壤線蟲(chóng)在種水平上的組間差異性，計(jì)算不同樣地之間的土壤線蟲(chóng)相似性指數(shù)，可得出放牧和刈割樣地的相似性指數(shù)最高，為0.67；其次是放牧和圍封，為0.59；圍封和刈割樣地的土壤線蟲(chóng)群落組成相似性指數(shù)最低，為0.53(表3)。

表3 不同利用方式下草地土壤線蟲(chóng)群落組成Jaccard相似性指數(shù)Table 3 Jaccard index of soil nematode community composition between different utilization modes

2.3 土壤線蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)

線蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)類型和c-p值如表2所示，所有樣地中共測(cè)得植物寄生線蟲(chóng)6屬、食細(xì)菌線蟲(chóng)4屬、食真菌線蟲(chóng)4屬、雜食-捕食性線蟲(chóng)3屬。3種利用方式下的屬于植物寄生線蟲(chóng)的屬均多于同一樣地其他線蟲(chóng)類群，具體為圍封5屬、放牧5屬、刈割4屬；食細(xì)菌線蟲(chóng)屬數(shù)表現(xiàn)為圍封>放牧>刈割；與其他樣地相比，放牧條件下食真菌線蟲(chóng)屬最多，但其相對(duì)豐度在三個(gè)樣地均低于1%；在放牧樣地中雜食-捕食性線蟲(chóng)所包含屬數(shù)最少，僅有Amblydorylaimus一種，同時(shí)該屬線蟲(chóng)在圍封和刈割樣地雜食-捕食性線蟲(chóng)中占比分別為52.08%和99.71%，是整個(gè)研究區(qū)雜食-捕食性線蟲(chóng)的重要組成部分。

植物寄生線蟲(chóng)在放牧和刈割樣地中占據(jù)主導(dǎo)地位，其相對(duì)豐度分別為57.75%和67.41%，而在圍封處理下其相對(duì)豐度僅為29.89%(圖6)。此外，圍封樣地中食真菌線蟲(chóng)的相對(duì)豐度顯著高于其余兩個(gè)樣地(P<0.01)，達(dá)47.15%。與其他線蟲(chóng)類群相比，雜食-捕食性線蟲(chóng)豐度在圍封處理下最小，為6.87%，但在放牧和刈割樣地中其豐度可達(dá)15%以上。食細(xì)菌線蟲(chóng)在3種不同處理方式下的相對(duì)豐度差異不顯著。從線蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類群組成看，放牧和刈割樣地之間不存在顯著差異。

圖6 不同利用方式下各營(yíng)養(yǎng)類群線蟲(chóng)群落相對(duì)豐度占比(不包括未分類線蟲(chóng))Fig.6 Relative abundance ratios of nematodes in different trophic groups under different utilization modes (excluding unclassified nematodes)注：同一線蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類群數(shù)據(jù)中a,b表示在0.05水平上樣地間存在顯著差異性，A,B表示在0.01水平上樣地間存在顯著差異性Note:In the data of the same functional group of nematode,a and b indicated that there were significant differences among the sample plots at the 0.05 level,A and B indicated that there were significant differences among the sample plots at the 0.01 level

2.4 土壤線蟲(chóng)區(qū)系分析

基于OTU水平計(jì)算不同草地利用方式下線蟲(chóng)物種多樣性指數(shù)和線蟲(chóng)功能團(tuán)指數(shù)(表4)。不同利用方式對(duì)草地土壤線蟲(chóng)群落豐富度指數(shù)影響不顯著，但顯著影響線蟲(chóng)群落的Shannon指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和均勻度指數(shù)(P<0.05)。各處理間Shannon指數(shù)和均勻度指數(shù)均表現(xiàn)為圍封和放牧樣地顯著高于刈割樣地(P<0.05)，而刈割樣地土壤線蟲(chóng)的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)顯著高于圍封和放牧樣地(P<0.05)。雖然土壤線蟲(chóng)豐富度指數(shù)大小對(duì)利用方式的響應(yīng)不顯著，但研究區(qū)地上植物豐富度與土壤線蟲(chóng)豐富度指數(shù)的線性回歸結(jié)果表明在P<0.05水平上二者之間呈現(xiàn)顯著線性關(guān)系(圖7)。

表4 不同利用方式下土壤線蟲(chóng)群落物種多樣性指數(shù)Table 4 Statistics of soil nematode community species diversity index under different utilization modes

圖7 研究區(qū)土壤線蟲(chóng)豐富度指數(shù)與地上植物豐富度的線性回歸分析Fig.7 Linear regression analysis of soil nematode abundance index and above-ground plant abundance in the study area

受利用方式的影響，放牧樣地的成熟度指數(shù)顯著低于刈割和圍封樣地(P<0.05)，而圍封樣地植物寄生線蟲(chóng)成熟度指數(shù)顯著低于放牧和刈割樣地(P<0.05)(表5)。放牧樣地的基礎(chǔ)指數(shù)顯著高于刈割樣地(P<0.05)，而圍封樣地顯著低于刈割樣地(P<0.05)。結(jié)構(gòu)指數(shù)整體變化規(guī)律性與基礎(chǔ)指數(shù)相反，為圍封>刈割>放牧，且圍封與其他處理間差異顯著(P<0.05)。刈割處理下的線蟲(chóng)富集指數(shù)顯著高于其他利用方式(P<0.05)。土壤線蟲(chóng)結(jié)構(gòu)指數(shù)、富集指數(shù)權(quán)重區(qū)系分析結(jié)果顯示圍封樣地落于Ⅲ象限，未受到明顯的外界干擾，食物網(wǎng)穩(wěn)定；而放牧和刈割樣地落于Ⅳ象限，C∶N高，受到環(huán)境脅迫，食物網(wǎng)呈現(xiàn)一定的退化特征(圖8)。

表5 不同利用方式下土壤線蟲(chóng)功能團(tuán)指數(shù)對(duì)比Table 5 Comparison of soil nematode functional group index under different utilization modes

圖8 不同利用方式下土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)指數(shù)、富集指數(shù)權(quán)重區(qū)系分析Fig.8 Analysis of soil nematode fauna weight between SI and EI under different utilization modes注：圖中橫線表示結(jié)構(gòu)指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，豎線表示富集指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差Note:In the figure,the horizontal line represents the standard deviation of the structure index,the vertical line represents the standard deviation of the enrichment index

3 討論

3.1 不同利用方式對(duì)土壤線蟲(chóng)群落特征的影響

在屬水平上，除未分類的土壤線蟲(chóng)以外，圍封、放牧、刈割樣地中線蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)類群均不相同，說(shuō)明草地利用方式在一定程度上改變了線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)組成。而基于Abund-Jaccard算法的ANOSIM分析與基于Bray-Curtis距離算法的PCoA分析結(jié)果表明利用方式對(duì)土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)的影響主要是由于線蟲(chóng)豐度差異造成，而非類群差異。例如放牧顯著增加了吻球?qū)?Hoplotylus)的相對(duì)豐度，而刈割使得牙咽屬(Dorylaimellus)豐度顯著增大。

同時(shí)，群落生物組成結(jié)構(gòu)可以通過(guò)物種多樣性來(lái)量化，用以反映群落內(nèi)物種的多少以及各生境之間的相似性和差異性[33]。與其他2種處理方式相比，刈割對(duì)溫帶典型草原土壤線蟲(chóng)群落Shannon指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和均勻度指數(shù)均影響顯著(P<0.05)。與圍封樣地相比，刈割處理對(duì)線蟲(chóng)多樣性指數(shù)的影響大于放牧處理，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因，可能與放牧環(huán)境下羊在進(jìn)行選擇性取食的同時(shí)留下糞便等有機(jī)物促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)有關(guān)。研究表明不同草地利用方式會(huì)對(duì)土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并形成組間差異。這可能是因?yàn)椴莸赝寥鲤B(yǎng)分狀況會(huì)隨著人為干擾而發(fā)生變化[34]，同時(shí)土壤動(dòng)物的生存受到土壤環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)狀況制約[35]。土壤線蟲(chóng)群落與土壤理化性質(zhì)的冗余分析結(jié)果對(duì)這一結(jié)論起到一定支撐作用，有機(jī)碳含量顯著影響了線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)。

線蟲(chóng)群落特征在受到土壤因素影響的同時(shí)，與地上植物也存在緊密相關(guān)關(guān)系。植物群落的物種多樣性及其特性會(huì)對(duì)土壤線蟲(chóng)群落產(chǎn)生影響[36-37]，土壤線蟲(chóng)也會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生反饋?zhàn)饔瞄g接影響植物生產(chǎn)力發(fā)生變化[38-39]。一方面，研究表明地上植物豐富度指數(shù)與土壤線蟲(chóng)豐富度指數(shù)相關(guān)性顯著(P<0.05)；另一方面，該研究區(qū)的地上植物總量為：放牧>刈割>圍封[40]，這與本研究土壤線蟲(chóng)豐富度指數(shù)大小的結(jié)果一致。與物種多樣性指數(shù)結(jié)果不同的是，在不考慮線蟲(chóng)類群相對(duì)豐度大小而只考慮線蟲(chóng)物種重疊度(即是否存在)的情況下，放牧與刈割樣地的線蟲(chóng)群落組成相似度更高，說(shuō)明與圍封相比，由于地上生物量的減少，牛羊啃食和刈割使得土壤線蟲(chóng)在草地生態(tài)系統(tǒng)中所處的環(huán)境背景更為接近，進(jìn)而導(dǎo)致二者的線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)更為類似，即植物生長(zhǎng)狀況會(huì)對(duì)土壤線蟲(chóng)產(chǎn)生一定影響。

3.2 土壤線蟲(chóng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的指示功能

線蟲(chóng)作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要指示生物之一，其相關(guān)指標(biāo)能較為準(zhǔn)確地反映土壤狀況。線蟲(chóng)群落中各營(yíng)養(yǎng)類群所占比例大小可以用來(lái)指示生態(tài)系統(tǒng)健康程度的變化[41]。有研究表明植物在人為干擾下更易被植物寄生類動(dòng)物所侵害[42]，本研究結(jié)果顯示刈割和放牧樣地中植物寄生線蟲(chóng)的相對(duì)豐度均顯著高于圍封樣地(P<0.05)，該結(jié)果在一定程度上支撐了前人的研究結(jié)論。Wasilewska[43]曾提出，當(dāng)其他生態(tài)系統(tǒng)向牧場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變時(shí)，食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量增多，而食真菌線蟲(chóng)豐度有所降低。本研究結(jié)果與該結(jié)果基本一致，即與其他樣地相比，放牧樣地中食細(xì)菌線蟲(chóng)相對(duì)豐度最高而食真菌線蟲(chóng)相對(duì)豐度最低。在放牧活動(dòng)干擾下，牛羊啃食和糞便堆積為細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖提供更為有利的環(huán)境條件，細(xì)菌所參與的降解途徑更為活躍[44]，這可能是食細(xì)菌線蟲(chóng)數(shù)量增多的主要原因。雜食-捕食性線蟲(chóng)是土壤微食物網(wǎng)中營(yíng)養(yǎng)級(jí)別較高的參與組成部分，也是決定其復(fù)雜程度的關(guān)鍵生物類群[45]，放牧和刈割處理下的雜食-捕食性線蟲(chóng)相對(duì)豐度顯著高于圍封對(duì)照組(P<0.05)，表明適當(dāng)?shù)耐獠扛蓴_會(huì)使得土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)組成趨于復(fù)雜，放牧處理下相對(duì)更高的線蟲(chóng)物種多樣性也在另一層面反映了這一規(guī)律。

除線蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類群外，不同的草場(chǎng)利用方式也顯著改變了土壤線蟲(chóng)功能團(tuán)指數(shù)，并對(duì)后續(xù)草場(chǎng)管理實(shí)踐有指示作用。研究表明圍封樣地的土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)化程度高，連通性強(qiáng)；而其余兩種草地利用方式下的線蟲(chóng)群落在外界干擾下呈現(xiàn)一定的退化特征，其中放牧條件下生態(tài)系統(tǒng)干擾退化程度更強(qiáng)，土壤線蟲(chóng)群落對(duì)外部環(huán)境干擾的相對(duì)抵抗力有增大的趨勢(shì)。這些均與烏尼爾等[19]對(duì)典型草原0～10 cm土壤線蟲(chóng)的研究結(jié)果相一致，在一定程度反映草地生態(tài)系統(tǒng)在外界干擾下的自我調(diào)節(jié)能力可以作用于土壤線蟲(chóng)群落，并通過(guò)土壤線蟲(chóng)的指示作用傳達(dá)出來(lái)。此外，刈割樣地的富集指數(shù)顯著高于其他處理(P<0.05)，表明刈割處理對(duì)土壤的養(yǎng)分富集有促進(jìn)作用，其可能原因是與輕度放牧或不放牧利用相比，合理有序的刈割更有利于植被更新，增加土壤碳庫(kù)含量[46]。圍封、放牧和刈割作為常見(jiàn)的草場(chǎng)管理手段，在后續(xù)實(shí)踐中應(yīng)得到合理利用，既要合理控制放牧強(qiáng)度，以免加快草場(chǎng)退化進(jìn)程，同時(shí)也要進(jìn)行間歇性圍封和刈割處理，分別以增強(qiáng)土壤微食物網(wǎng)的連通性和促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)和富集。

4 結(jié)論

圍封、放牧和刈割改變了土壤線蟲(chóng)群落的類群數(shù)量、結(jié)構(gòu)組成和生態(tài)指數(shù)?；诰€蟲(chóng)屬水平，線蟲(chóng)群落受到土壤有機(jī)碳含量的顯著影響；按營(yíng)養(yǎng)類群分類，圍封樣地的線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)與其它兩個(gè)樣地差異顯著。圍封和刈割樣地的線蟲(chóng)群落組成相似性指數(shù)最低，在圍封環(huán)境下，線蟲(chóng)連通性和捕食關(guān)系有所加強(qiáng)，線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)化程度高；刈割則顯著降低了線蟲(chóng)Shannon指數(shù)和均勻度指數(shù)，而且有利于土壤養(yǎng)分富集。線蟲(chóng)豐富度與地上植物豐富度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，草地利用方式的改變或許會(huì)通過(guò)植物生長(zhǎng)狀況間接影響土壤線蟲(chóng)。