洪毅，張偉東*，王雪峰，王誠楠

1. 遼寧師范大學生命科學學院，遼寧 大連 116021；2. 中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130102

莊河口濕地不同土地利用方式下土壤線蟲群落特征

洪毅1，張偉東1*，王雪峰2，王誠楠1

1. 遼寧師范大學生命科學學院，遼寧 大連 116021；2. 中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130102

分別于2013年5月、8月和11月對莊河口濕地不同土地利用方式下土壤線蟲群落分布進行調(diào)查，收集蘆葦群落、狗尾草群落、圓柏群落、針葉松群落、柳樹群落以及裸地土壤樣本，采用淘洗-過篩-淺盤法提取土壤線蟲，并應用線蟲多樣性指數(shù)和功能類群指數(shù)研究該區(qū)域土壤線蟲群落的特征與差異。研究期間鑒定出44個屬，共5895條土壤線蟲。研究顯示，線蟲的生態(tài)指數(shù)與土壤理化指標呈顯著相關，其中土壤pH值和鹽度的影響最為顯著，整體上呈顯著負相關。不同土地利用方式下土壤線蟲的群落結構均有所差異，圓柏群落樣地pH值最小，且土壤線蟲群落最豐富。圓柏、針葉松和柳樹為人工種植的植被群落，具有相對穩(wěn)定pH值，相較于其他3個群落鹽度較低，所以線蟲群落更加豐富。四大營養(yǎng)類群中捕食/雜食類群的比例高達50.6%，食真菌類群比例只有8.1%。有研究表明酸性土壤有利于食真菌線蟲生長，而整個研究區(qū)域的pH在6.08～7.11之間，并不利于食真菌線蟲生長。隨著季節(jié)的變化，土壤線蟲在夏季最多春季最少，分別約占總數(shù)的44.9%和23.0%。結果表明，不同季節(jié)和不同的土地利用方式對莊河口濕地土壤線蟲群落有顯著影響，其中不同植被所形成微環(huán)境中的pH值和鹽度是影響線蟲群落分布最主要的因素，為促進土壤生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展提供科學依據(jù)。

土壤線蟲；濕地；鹽度；pH值；生態(tài)指數(shù)

土壤線蟲是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，具有營養(yǎng)類群豐富多樣、世代周期較短的特點，是典型的水膜生物，能與外界環(huán)境直接作用，對于干擾條件的響應更靈敏（劉貝貝，2012），因此土壤線蟲可以作為土壤健康的指示生物之一（Sochova等，2006）。目前，土壤線蟲作為各種生態(tài)系統(tǒng)的土壤健康指示生物被廣泛研究。例如，利用土壤線蟲作施肥過程中土壤質量變化的生物學指標（胡誠等，2007）；在草地生態(tài)系統(tǒng)中，放牧草地土壤線蟲數(shù)量明顯減少，而且線蟲的群落結構也受到一定影響（Bardgett等，1994）；黃河三角洲濕地油區(qū)和對照土壤線蟲群落均呈空間聚集分布（王瑩瑩等，2011）。

本文通過對莊河口濕地土壤線蟲群落特征展開調(diào)查和研究，來反映土壤線蟲群落在不同土地利用方式下的數(shù)量、群落組成、多樣性等的變化趨勢和特征,進而反映其生存的土壤環(huán)境質量狀況，為促進土壤生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展提供科學依據(jù)，為莊河口濕地綠化保護提供方向。與此同時，濕地作為生物圈重要的系統(tǒng)，具有獨特而高效益的綜合性（呂憲國，2004）。濕地退化過程、機理、評價指標體系和濕地監(jiān)測、恢復與重建研究是當前濕地退化研究的重點（韓大勇等，2012），栽種植物對人工濕地中氨氮和總氮的去除具有一定作用（杜剛等，2013）。因此，對莊河口濕地的調(diào)查研究不僅具有很高的經(jīng)濟價值，更具有重要的生態(tài)價值（肖柏輝，2005）。

1 研究地概況

莊河口濕地，位于遼寧省南部莊河市境內(nèi)沿海區(qū)域，東臨東港，西臨普蘭店，南臨黃海，在莊河境內(nèi)從東向西呈帶狀分布，由莊河、碧流河、英那河等多個河口濕地、潮間灘、咸水湖泊及鹽灘所構成。作為鳥類南北遷徙的必經(jīng)之路及繁殖、棲息的主要場所，莊河口濕地具有東北地區(qū)最南端豐富和多樣的野生生物種類，并且有東方白鸛、丹頂鶴、黃嘴白鷺等國家一級保護鳥類，是世界瀕危鳥類黑臉琵鷺在我國唯一繁殖地。并且，為了有效地保護濕地以及從建立濕地景觀的角度出發(fā)，在濕地河岸上人工種植了圓柏、針葉松、柳樹等不同類型的植被群落。

2 研究方法

2.1 樣品采集

本研究按春、夏、秋三季采樣3次，時間分別是2013年5月、8月和11月。土壤樣本取自莊河口濕地上的蘆葦群落（原生）、狗尾草群落、圓柏群落、針葉松群落、柳樹群落和裸地區(qū)域六個樣地。每個樣地，沿海岸線取3個平行樣點，樣點之間距離5 m。去掉表層腐殖質，用取樣鏟挖取約500 g土壤樣本，每個樣點取上下2層土樣，取樣深度分別為0～10和10～20 cm，3個季節(jié)共取108份土樣。將采集的土壤樣品混勻并裝入塑料袋中，貼好標簽，帶回實驗室4 ℃保存，待進行土壤理化性質測定和線蟲的分離。

2.2 土壤理化性質測定

土壤含水率測定采用烘干土法；pH值測定使用便攜式pH值測定儀；土壤有機質測定用重鉻酸鉀-硫酸-比色法；土壤硝態(tài)氮的測定采用硝酸淀粉比色法；土壤速效磷的測定采用；土壤鹽度的測定使用電導法。

2.3 土壤線蟲的分離及鑒定

采用普通實驗室分離提取線蟲的方法：淘洗-過篩-淺盤法（Xie，2005）。線蟲總數(shù)利用含水率折算成100 g干土中土壤線蟲數(shù)量進行表征。用OLYMPUS顯微鏡對每個樣中隨機抽取的100條土壤線蟲進行科屬鑒定，分類鑒別主要參照和依據(jù)《中國土壤動物檢索圖鑒》（Yin，1998），本研究鑒定到屬。

2.4 數(shù)據(jù)處理與計算

本研究主要用Excel 2003、PRIMER和SPSS17.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理分析。

2.4.1 通用指數(shù)計算

H'多樣性指數(shù)(Diversity)：H'= –∑ni/N×ln(ni/N)（Shannon等，1949）；J均勻度指數(shù)(Evenness)：J=H′/lnS（Pielou，1975）；λ優(yōu)勢度指數(shù)(Dominance)：λ=∑Pi2（Simpson，1949）；TD營養(yǎng)多樣性指數(shù)(Tropuic Diversity)：TD=1/∑Pi2（Heip等，1988）；SR豐富度指數(shù)(Richness)：SR=(S-1)/lnN（Yeates等，1997）。其中，ni是第i個類群的個體數(shù)，N是群落中所有類群的個體總數(shù)，Pi是第i類群的個體數(shù)占所有類群個體總數(shù)的比例，即ni/N，S是總的類群數(shù)。

2.4.2 功能類群指數(shù)計算

PPI(Plant Parasite Index)：植物寄生線蟲成為植物寄生線蟲成熟指數(shù)，MMI：總成熟度指數(shù)；

其中，cpi是非植物寄生性(或植物寄生性)土壤線蟲第i類群c-p值，n是非植物寄生性(或植物寄生性)土壤線蟲類群數(shù)，Pi是非植物寄生性(或植物寄生性)土壤線蟲第i類群的個體數(shù)占群落總個體數(shù)的比例；WI（Wasilewska index）=（FF+BF）/PP（Wasilewska，1991），其中，F(xiàn)F是食真菌類群的線蟲數(shù)量，PP：植物寄生性線蟲的數(shù)量，BF是食細菌類群的線蟲數(shù)量；Ferris（Ferris等，2001；Ferris等，2003）等提出營養(yǎng)類群指數(shù)，其中SI結構指數(shù)（Structure index）=100×s/(s+b)，b是食細菌線蟲占所捕獲線蟲總數(shù)的相對多度，f是食真菌線蟲占所捕獲線蟲總數(shù)的相對多度。

3 結果與分析

3.1 土樣理化性質

如表1所示，6個樣地的pH大小依次是：裸地＞狗尾草＞蘆葦＞柳樹＞針葉松＞圓柏。蘆葦群落和裸地的鹽度要大于其他4個群落，存在顯著差異。

3.2 土壤線蟲群落組成

本研究期間共鑒定出5895條土壤線蟲，44個屬。如表2所示，蘆葦群落共有線蟲312條，33屬；狗尾草群落共有線蟲367條，40屬；圓柏群落共有線蟲2206條，40屬；針葉松群落共有線蟲1401條，34屬；柳樹群落共有線蟲1295條，36屬；裸地共有線蟲314條，26屬。這6個樣地的共同優(yōu)勢屬是前矛線屬（Prodorylaimus）。按食物的來源，線蟲分為4個營養(yǎng)類群，即食細菌線蟲（BF）、食真菌線蟲（FF）、植物寄生線蟲（PP）和捕食/雜食類群（OP）。如表2中在被研究6個采樣點中，捕食/雜食類群（OP）的比例最高，食真菌類群(FF)的比例最低。

表1 不同植被類型樣地土壤理化性質Table 1 Soilproperties of different restoration types of vegetation

表2 不同植被樣地土壤線蟲群組成Table 2 Composition of soil nematode communities in different experimental sites

3.3 土壤線蟲群落的季節(jié)動態(tài)

如圖1所示，在不同季節(jié)土壤線蟲平均密度表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季，這一現(xiàn)象在圓柏群落尤為突出。從總體來看，圓柏、針葉松和柳樹群落在春夏秋3個季節(jié)的土壤線蟲平均密度均高于其他3個群落。

3.4 土壤線蟲群落多樣性和生態(tài)指數(shù)

圖1 不同季節(jié)不同植被土壤線蟲密度分布Fig. 1 Distribution of the individual density of nematodes under different vegetation in different seasons

如表3所示，夏季裸地屬數(shù)(S)最少，秋季圓柏群落最多；夏季的優(yōu)勢度指數(shù)(λ)最大，春季最?。欢鄻有灾笖?shù)(H’)在春季狗尾草群落最大，在夏季的狗尾草群落中最??；豐富度指數(shù)(SR)在不同季節(jié)的變化情況是秋季＞春季＞夏季；營養(yǎng)多樣性指數(shù)(TD)最小值出現(xiàn)在夏季針葉松群落，最大值出現(xiàn)在秋季圓柏群落。WI值在每個樣地的不同季節(jié)的平均值均大于1，說明各樣地的土壤健康狀況良好。蘆葦樣地的f/b值最大，表明該樣地的微生植物群落的結構最豐富，這與蘆葦樣地是原生樣地，未受人為干擾有關。MI值在裸地最小，PPI/MI值在裸地最大，說明裸地土壤生態(tài)系統(tǒng)受干擾程度最大，這與預期的結果是相一致的。SI的值在針葉松群落最大，這表明針葉松群落的生態(tài)系統(tǒng)最健康，最好調(diào)節(jié)。

從表4可知，季節(jié)對線蟲屬數(shù)(S)、多樣性指數(shù)(H’)、豐富度指數(shù)(SR)和營養(yǎng)多樣性指數(shù)(TD)有極顯著影響，植被對線蟲數(shù)量(N)、結構指數(shù)(SI)有顯著影響，季節(jié)和植被共同作用下對豐富度指數(shù)(SR)和營養(yǎng)多樣性指數(shù)(TD)有極顯著影響。

3.5 土壤線蟲與土壤理化性質的相關性

由表5可以看出，土壤理化性質中，pH值和鹽度與線蟲群落的相關性最明顯，它們均與線蟲屬數(shù)(S)、非植物寄生線蟲成熟度指數(shù)(MI)、結構指數(shù)(SI)、捕食/雜食線蟲比例呈顯著負相關，與均與度指數(shù)(J’)、食細菌線蟲比例呈顯著正相關，鹽度還與植物寄生線蟲成熟度指數(shù)(PPI)呈顯著負相關。

表3 不同樣地土壤線蟲群落多樣性和生態(tài)指數(shù)Table 3 Diversity and ecological indices of nematodes in the different sampling sites

表4 不同土地利用方式和季節(jié)對土壤線蟲群落多樣性和生態(tài)指數(shù)的影響Table 4 Effect of different land use types and seasons on diversity and ecological indices of soil nematodes

表5 土壤線蟲指數(shù)與土壤理化性質的相關性Table 5 Correlation coefficients between community indices of nematodes and soil component

4 討論

本研究共鑒定出土壤線蟲44個屬。狗尾草群落和圓柏群落屬的種類最多，說明這2個植被樣地的類群多樣性更加豐富。Prodorylaimus是每個樣地的優(yōu)勢屬，可以作為所研究的整個濕地的優(yōu)勢屬。此外，不同植被群落覆蓋下的其他線蟲優(yōu)勢屬表現(xiàn)出一定的差異性，這可能與不同植被樣地的營養(yǎng)成分、土壤食物網(wǎng)結構、凋落物種類以及受干擾程度不同有關（肖篤寧，2001）。四大營養(yǎng)類群中，捕食/雜食類群的比例最高，主要表現(xiàn)在針葉松群落，結果也顯示出針葉松群落的SI值最大，生態(tài)系統(tǒng)最健康；食真菌類群比例最小，這與研究區(qū)域土壤的pH值有關，酸性土壤有利于食真菌線蟲生長，而整個研究區(qū)域的pH在6.08～7.11之間，并不利于食真菌線蟲生長（呂瑩，2012）。

線蟲對季節(jié)變化的響應主要是在不同植被覆蓋下，土壤形成的微環(huán)境中的溫度、濕度、食物供應、種群內(nèi)捕食競爭等綜合作用所決定的（肖篤寧，2001）。本實驗中，不同季節(jié)土壤線蟲平均密度表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季，夏季的c-p1類群比例平均值最高，即耐受種在夏季最多，可以說明土壤線蟲數(shù)量在夏季最高這一現(xiàn)象。此外，這一現(xiàn)象與該地區(qū)不同季節(jié)的溫度、降雨量等特征相關聯(lián)。

在不同的土地利用方式下，土壤的理化性質對線蟲的多樣性指數(shù)和功能類群指數(shù)存在著不同程度影響，其中土壤pH值和鹽度的影響最為顯著，整體上呈顯著負相關，Wall（2002）等研究也驗證了這一結論。其中裸地樣地的pH值最大，地表裸露，蒸發(fā)作用增強，使溶于地下水的鹽堿隨毛管作用上升，土壤鹽堿化加重，同時由于凋落物的減少或消失，也會使其分解產(chǎn)物有機質和有機酸含量下降，從而使土壤堿性增強（吳東輝等，2008），導致線蟲群落豐富度低。除此之外，柳樹、針葉松和圓柏作為人工種植的植被群落具有相對穩(wěn)定pH值，線蟲群落更加豐富。

5 結論

通過研究調(diào)查得出，莊河口濕地不同土地利用方式下，土壤線蟲群落顯著特征是與土壤pH值和鹽度呈負相關。在不同季節(jié)中，土壤線蟲群落數(shù)量表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季。因此，合理的調(diào)節(jié)和控制莊河口濕地土壤的pH值和可溶性鹽分含量，將有利于線蟲群落的線蟲的生長繁殖，進一步促進濕地土壤環(huán)境的健康，能夠更加有效的保護濕地土壤環(huán)境。

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The Characteristic of Soil nematodes Communities under Different Vegetation Types in Zhuanghe Estuary Wetland

HONG Yi1, ZHANG Weidong1*, WANG Xuefeng2, WANG Chengnan1

1. Collega of Life Science, Liaoning Normal University, Dalian 116021, China; 2. Northeast Institute of Geography and Agricultural Ecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, China

This study investigated soil nematodes communities under different vegetation types in Zhuanghe estuary wetland in May, August and November 2013 respectively. Soil samples were collected in Phragmites community, Setaria viridis community, Sabina chinensis community, coniferous pine community, Salix babylonica community and bare soil. Using elutriate-sieving-shallow pan method soil nematodes were extracted. The characteristics and differences of soil nematodes communities were researched by applying diversity and ecological indices of nematodes. A total of 5895 nematodes from 44 genera were found in this study. Results showed correlation coefficients between community indices of nematodes and soil component were significant. The effect of soil pH and salinity affected most significantly, which showed a significant negative correlation. Soil nematodes Communities Structure in different vegetation types were different. The richest one was Sabina chinensis community, in which has minimum soil pH. Sabina chinensis community, coniferous pine community and Salix babylonica community had abundant nematodes communities, because they were cultivated community with a more stable pH and lower salinity compared to the other three communities. In four trophic groups, the proportion of predatory/omnivorous was the highest (50.6%) and bacterivores was the lowest (8.1%). Study showed that acid soil was Conducive to the growth of bacterivores rather than the pH of area between 6.08～7.11. The number of soil nematode changed along with seasons, summer (44.9%)＞autumn (32.1%)＞spring (23.0%). Results indicated that different seasons and different vegetation types have a significant impacted on soil nematode communities in Zhuanghe estuary wetland. Soil pH and salinity were the most important factors, which provided a scientific basis for the healthy development of the soil ecological system.

soil nematodes; wetlands; salinity; pH; ecological index

S154.6

A

1674-5906（2014）10-1616-06

洪毅，張偉東，王雪峰，王誠楠. 莊河口濕地不同土地利用方式下土壤線蟲群落特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學報, 2014, 23(10): 1616-1621.

HONG Yi, ZHANG Weidong, WANG Xuefeng, WANG Chengnan. The characteristic of soil nematodes communities under different vegetation types in Zhuanghe estuary wetland [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(10): 1616-1621.

國家自然科學基金項目（41201245）；中國博士后科學基金項目

洪毅（1991年生），女（滿族），研究方向為環(huán)境生物學。E-mail: hy20080119@126.com

*通信作者：張偉東（1964年生），男，教授，博士，研究方向為恢復生態(tài)學、生態(tài)規(guī)劃與環(huán)境規(guī)劃。E-mail: zhangweidong64@aliyun.com

2014-08-28