昆明煙區(qū)土壤線蟲數(shù)量與環(huán)境因子的Mantel Test分析

摘要：為進(jìn)一步明確昆明煙區(qū)影響線蟲的環(huán)境因素，于2022年采集云南昆明煙區(qū)8個(gè)縣（市、區(qū)）64個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的320個(gè)植煙土壤樣品，調(diào)查與測定樣品采集地的海拔、土壤線蟲數(shù)量以及土壤理化性質(zhì)（pH值及有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀和有效磷含量），并探討土壤線蟲數(shù)量與植煙土壤環(huán)境因子之間的潛在關(guān)系。結(jié)果表明，昆明煙區(qū)土壤線蟲數(shù)量一定程度上受到海拔及土壤理化性質(zhì)的影響，海拔與有機(jī)質(zhì)、水解性氮和速效鉀呈顯著正相關(guān)，pH值與有效磷呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為- 0.850;土壤線蟲數(shù)量與土壤有效磷呈正相關(guān)，與海拔、pH值、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀呈負(fù)相關(guān)，其中與海拔、有機(jī)質(zhì)和水解性氮的相關(guān)系數(shù)較大，分別為-0.751、-0.651和-0.568。通過Mantel test分析確定海拔、有機(jī)質(zhì)和水解性氮含量是影響昆明煙區(qū)土壤線蟲數(shù)量的重要因子。本結(jié)果可為有效防治土壤線蟲提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土壤線蟲；海拔；土壤理化特性；Mantel test分析

中圖分類號：S572：S435.72 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2024） 10-0153-06

線蟲是一類分布于耕作土壤深處的生物，對農(nóng)作物生長具有極大破壞力，其病害發(fā)生范圍廣，防治難度大。茄科、葫蘆科、十字花科的作物受害較為嚴(yán)重。作物種植制度調(diào)整、種植面積增加、水旱輪作方式減少等均為土壤線蟲的發(fā)生提供了有利環(huán)境。在許多農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)，土壤線蟲病害制約作物生長發(fā)育，造成植株矮小、分支及花序減少、果實(shí)籽粒飽滿度不夠等情況，從而降低產(chǎn)質(zhì)量，已經(jīng)成為影響農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。根結(jié)線蟲病害是影響煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要病害之一，在全國各煙區(qū)呈現(xiàn)逐年加重的趨勢，患病煙草在團(tuán)棵期后，地上部分出現(xiàn)煙葉邊緣褪綠變黃再變?yōu)榧t褐色、黃化萎蔫、生長緩慢等現(xiàn)象，地下部分出現(xiàn)大小不等的根結(jié)。

導(dǎo)致土壤線蟲病害發(fā)生的原因具有多樣性，如植煙地區(qū)地理環(huán)境因素，包括氣候、土壤類型、理化性質(zhì)、營養(yǎng)元素、水分特征等生態(tài)因子，同時(shí)也受品種特性、生長發(fā)育狀況、根際微生物和栽培管理措施等的影響。大量研究表明，在山坡地中，地下部分的病害可通過雨水沖洗、灌溉水沖刷、水土流失等方式傳播擴(kuò)散，呈現(xiàn)地勢低的田塊煙株患病率明顯高于地勢高的地塊。單一土壤理化因子與線蟲病的發(fā)生并無相關(guān)性，但對土壤中營養(yǎng)元素含量及生物因素進(jìn)行交互作用分析發(fā)現(xiàn)，土壤理化性質(zhì)與線蟲病害發(fā)生存在相關(guān)性。煙草線蟲病害發(fā)病情況主要源于植煙區(qū)地理環(huán)境、土壤理化性質(zhì)等因子。代飛等在室內(nèi)開展了煙草根結(jié)線蟲防控農(nóng)藥不同濃度的毒力測定，推薦81.7%噻唑膦原油、90%阿維菌素原粉、25%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽用于田間試驗(yàn)。李彩斌等采用田間調(diào)查及室內(nèi)形態(tài)鑒定法，得出煙草根結(jié)線蟲病在高海拔、干旱、土壤疏松、透氣性好的地塊發(fā)生較重。陸惠光等采用貝爾曼漏斗法研究煙草根結(jié)線蟲的發(fā)生動(dòng)態(tài)變化與分布，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)根結(jié)線蟲發(fā)生期和減退期不同。目前較多研究圍繞土壤線蟲種類調(diào)查和病害防治方面開展，但對土壤線蟲病害發(fā)生與土壤環(huán)境的相關(guān)性研究鮮有報(bào)道。

本研究選擇昆明植煙地區(qū)，通過面上取樣方法，系統(tǒng)評估土壤線蟲數(shù)量并探討其與土壤環(huán)境因子之間的相關(guān)性，找出影響土壤線蟲數(shù)量的重要因子，為煙草線蟲病害防控提供一定的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

通過基層走訪、歷史數(shù)據(jù)調(diào)查等方式確定了昆明市8個(gè)植煙縣（市、區(qū)）64個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為研究區(qū)域（表1）。在各取樣點(diǎn)于2022年3月進(jìn)行地理信息考察和土壤樣品采集，每個(gè)地塊沿對角線按五點(diǎn)取樣法采集5-20 cm土層土樣，剔除凋落物、根系和其他可見的雜物，混合均勻后統(tǒng)計(jì)線蟲數(shù)量、測定土壤理化指標(biāo)。

1.2 測定指標(biāo)及方法

1.2.1 土壤線蟲數(shù)量觀測

采用貝曼漏斗法進(jìn)行土壤線蟲的分離。選用直徑10- 14 cm的漏斗，剪取10 cm長的橡膠管接在下端并用止水夾夾住，置于漏斗架上；在漏斗中裝入無菌水，用紗布包好土壤放入水中，水量沒過紗布：24 h后打開止水夾，收集燒杯底部5 cm處濾液，制作玻片，顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)。

1.2.2 土壤理化性質(zhì)測定

土壤化學(xué)性質(zhì)參考《土壤農(nóng)化分析》進(jìn)行檢測。采用電位法測定pH值，水、土比為2.5：1；采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定有機(jī)質(zhì)含量：采用堿解擴(kuò)散法測定水解性氮含量；采用0.5 mol/L NaHC03浸提—鉬銻抗比色法測定有效磷含量；采用1mol/L NH。OAC浸提—火焰光度法測定速效鉀含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019和IBM StatisticSPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析與作圖；利用基迪奧平臺（https：//www. omicshare. com）進(jìn)行Mantel test分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 昆明煙區(qū)土壤中線蟲數(shù)量分析

由表2可看出，各縣（市、區(qū)）植煙土壤線蟲數(shù)量平均值表現(xiàn)為：安寧市＞尋甸縣＞石林縣＞晉寧區(qū)＞宜良縣＞富民縣＞祿勸縣＞嵩明縣：其中晉寧區(qū)和宜良縣的變異系數(shù)較小，分別為0.169 5和0.255 1，安寧市的變異系數(shù)較大，為0.599 4，表明晉寧區(qū)和宜良縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間根結(jié)線蟲數(shù)差異不明顯，而安寧市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間差異較大：安寧市、石林縣及尋甸縣變幅較大，分別為每千克土壤1 360 -5 380、1 760-4 780、1 310-4 470頭。昆明煙區(qū)土壤線蟲數(shù)量平均值為每千克土壤2 222頭，變異系數(shù)為0.469 6，變幅較大，達(dá)660-5 380頭/kg。說明昆明各縣（市、區(qū)）鄉(xiāng)鎮(zhèn)間植煙土壤線蟲數(shù)量存在明顯差異。

2.2 昆明煙區(qū)土壤線蟲分布區(qū)域海拔因素分析

由表3可看出，各縣（市、區(qū)）海拔平均值表現(xiàn)為：祿勸縣＞嵩明縣＞晉寧區(qū)＞尋甸縣＞富民縣＞安寧市＞石林縣＞宜良縣：祿勸縣的變異系數(shù)和變幅均最大，分別為為0. 109 1和1 886. 02 -2 866.17 m，宜良縣的變異系數(shù)最小，為0.026 3，表明祿勸縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間海拔差異較大，而宜良縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔差異不明顯。昆明煙區(qū)海拔平均值為2 016.98 m，變異系數(shù)為0.084 4，但變化幅度較大，達(dá)1 706.02-2 866.17 m，說明昆明各縣（市、區(qū)）鄉(xiāng)鎮(zhèn)間海拔存在明顯差異。

2.3 昆明煙區(qū)植煙土壤理化性質(zhì)分析

由表4可知，在土壤pH值方面，除安寧市外的其余縣（市、區(qū)）pH值平均值均在植煙土壤適宜pH值范圍（5.5-6.5）內(nèi)；安寧市和嵩明縣變異系數(shù)較大，分別為0.132 5和0.162 0，變化幅度均在2.6及以上，表明這兩地各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤酸堿度差異較大。在土壤有機(jī)質(zhì)方面，安寧市、晉寧區(qū)、石林縣和宜良縣有機(jī)質(zhì)平均含量較低，而富民縣、祿勸縣、嵩明縣、尋甸縣的有機(jī)質(zhì)含量平均值與變異系數(shù)較大；祿勸縣變幅最大，為16. 52 -60.07 g/kg，表明祿勸縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量差異較大。在土壤水解性氮方面，尋甸縣、富民縣、嵩明懸及祿勸縣水解性氮含量平均值和變幅較大，分別為135. 05、130. 42、128. 63、128. 20mg/kg和99.95 - 171.02、96. 60 - 154. 15、85. 64 -190.29、57. 98 - 183. 56"mg/kg，變化幅度最大達(dá)125.58 mg/kg；而石林縣水解性氮在8個(gè)縣（市、區(qū)）中含量最低，但變異系數(shù)和變幅均較大，表明石林縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤中水解性氮含量差異較大。在有效磷方面，安寧市有效磷含量平均值明顯高于其他縣區(qū)，且變幅也最大，為56. 73 -134.72 mg/kg;嵩明縣有效磷變異系數(shù)最高，表明嵩明縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤中有效磷含量差異較大。在速效鉀方面，富民縣平均值最大，石林縣平均值最小，但嵩明縣變異系數(shù)最大，達(dá)到0.334 8，表明嵩明縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤中速效鉀含量差異較大。整個(gè)昆明煙區(qū)植煙土壤理化性質(zhì)存在明顯差異，除土壤pH值外，有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷及速效鉀含量變異系數(shù)均大于0.24，分別為0.288 1、0.242 8、0.421 8、0.274 2，且變幅較大，分別為12.32- 60. 07 g/kg及51. 47 - 190.29、18. 96 -134.72、158.09 - 564. 69mg/kg。表明昆明各縣（市、區(qū)）植煙土壤理化性質(zhì)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)間存在明顯差異。

2.4 昆明煙區(qū)各縣（市、區(qū)）土壤線蟲數(shù)量與環(huán)境因子Mantel test分析

由圖1可知，海拔與有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.763、0.770和0.695；pH值與有效磷呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.850;水解性氮與有機(jī)質(zhì)和速效鉀分別呈極顯著和顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0. 956和0.762。

土壤線蟲數(shù)量與有效磷呈正相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)較?。慌c海拔和土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀呈負(fù)相關(guān)；與海拔、有機(jī)質(zhì)和水解性氮呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.751、-0.651和-0.568。表明海拔、有機(jī)質(zhì)和水解性氮為影響土壤線蟲數(shù)量的重要因子。

3 討論與結(jié)論

土壤線蟲數(shù)量與環(huán)境因子的相關(guān)性研究鮮見報(bào)道。本研究通過Mantel test分析可知，環(huán)境因子間存在相關(guān)性，其中海拔與有機(jī)質(zhì)、水解性氮和速效鉀間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，pH值與有效磷呈極顯著負(fù)相關(guān)。這是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)調(diào)控土壤的生物過程，決定其提供養(yǎng)分的能力，氮肥、鉀肥的施用改變土壤養(yǎng)分，使水解性氮和速效鉀含量成為影響有機(jī)質(zhì)變化的關(guān)鍵：磷肥易被土壤固定，不易被植物吸收利用，造成土壤中酸性物質(zhì)增多，導(dǎo)致土壤pH值降低。各指標(biāo)間相互影響，使土壤環(huán)境因子發(fā)生變化。

有研究表明，土壤pH值、水解性氮、有機(jī)質(zhì)、速效鉀與土壤中二齡線蟲數(shù)、根結(jié)線蟲發(fā)病等級、根結(jié)線蟲侵染量呈顯著負(fù)相關(guān)，其中有機(jī)質(zhì)被確定為影響煙草根結(jié)線蟲發(fā)病等級的關(guān)鍵土壤因子。土壤交換性鉀含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）與南方根結(jié)線蟲密度正相關(guān)，有效磷和交換性鎂含量與南方根結(jié)線蟲密度負(fù)相關(guān)。表明土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、水解性氮和有效磷均與土壤線蟲間存在負(fù)相關(guān)性關(guān)系。但也有研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀等指標(biāo)與土壤線蟲數(shù)量呈顯著正相關(guān)。

本研究通過Mantel test分析可知，海拔與土壤線蟲數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)，為影響土壤線蟲數(shù)量的重要因子，表明土壤線蟲數(shù)量與植煙區(qū)地理環(huán)境因素間存在相互關(guān)系，即隨著海拔的增加，土壤線蟲數(shù)量可能會(huì)隨之減少。但有關(guān)海拔影響土壤線蟲數(shù)量的研究鮮有報(bào)道，因此需要進(jìn)一步分析確認(rèn)。土壤線蟲數(shù)量與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀4個(gè)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，表明土壤偏堿性會(huì)使土壤線蟲數(shù)量減少，這是因?yàn)橥寥纏H值高，則土壤中的亞硝酸鹽積累量也偏多，在堿性環(huán)境下亞硝酸離子化形成NO2-，使細(xì)胞膜破損從而殺死土壤線蟲，所以線蟲數(shù)量會(huì)少于酸性土壤中的：土壤中有機(jī)質(zhì)、水解性氮和速效鉀含量增多會(huì)使土壤線蟲數(shù)量減少，這是因?yàn)榈?、鉀作為重要的營養(yǎng)元素提高土壤養(yǎng)分，土壤中鉀、氮含量增多能有效提高多種作物對線蟲的抗性，又由Mantel test分析可知，土壤中水解性氮和速效鉀含量偏高也會(huì)使土壤有機(jī)質(zhì)含量偏高，從而改變土壤養(yǎng)分，進(jìn)而提高其對線蟲的抗性。土壤線蟲數(shù)量與有效磷含量呈正相關(guān)，這是因?yàn)橥寥乐械乃嵝粤姿崦笇⑼寥乐械挠袡C(jī)磷轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷供植物體吸收，使酶活性降低，也促使土壤有效磷含量降低，營造不利于線蟲生存的土壤環(huán)境。經(jīng)分析得出，有機(jī)質(zhì)和水解性氮含量與土壤線蟲數(shù)量相關(guān)性最強(qiáng)，為影響土壤線蟲數(shù)量的重要因子。土壤線蟲數(shù)量與土壤理化性質(zhì)問有相關(guān)性，主要是由于土壤酸堿度以及有機(jī)質(zhì)、速效氮、磷、鉀含量的改變通過直接或間接作用改變土壤環(huán)境，從而影響地上植被生長發(fā)育和土壤微生物活動(dòng)，進(jìn)而改變土壤線蟲群落，使根結(jié)線蟲數(shù)量發(fā)生變化。

本研究對土壤線蟲數(shù)量與環(huán)境因子進(jìn)行了相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)海拔、有機(jī)質(zhì)、水解性氮和速效鉀間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，pH值與有效磷呈極顯著負(fù)相關(guān)；土壤線蟲數(shù)量與有效磷呈正相關(guān)，與海拔、pH值、有機(jī)質(zhì)、水解性氮和速效鉀呈負(fù)相關(guān)，且與海拔、有機(jī)質(zhì)和水解性氮的相關(guān)性顯著高于其他指標(biāo)。綜上所述，海拔、有機(jī)質(zhì)和水解性氮含量是影響昆明煙區(qū)土壤線蟲數(shù)量的重要環(huán)境子因子。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32160302）；云南省煙草公司昆明市公司科技計(jì)劃項(xiàng)目（昆煙科[2022）12號KMYC202207）