李 靜，蔡連賀，劉瑞華，風(fēng) 春，李 剛，楊殿林，趙建寧*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部產(chǎn)地環(huán)境污染防控重點實驗室/天津市農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點實驗室，天津 300191；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，河南 安陽 455000；4.呼和浩特第九中學(xué)，呼和浩特 010000）

全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積不斷擴(kuò)大，已經(jīng)從1996年的170萬hm2上升至2017年的1.898億hm2[1]。棉花是全球主要經(jīng)濟(jì)、纖維作物之一，2018年，我國轉(zhuǎn)基因棉花的種植面積約300萬hm2，占全國棉花播種總面積的80%以上，是我國種植面積最大的轉(zhuǎn)基因作物。但轉(zhuǎn)基因作物在為社會帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時，其潛在的生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險也被越來越多的人們所關(guān)注[2-3]。

土壤線蟲是地球上數(shù)量豐富的后生動物之一，在維持土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)和能量流動等方面發(fā)揮著重要作用[4]，常被作為監(jiān)測農(nóng)業(yè)管理措施干擾和評價土壤環(huán)境質(zhì)量的重要指示生物[5-7]。轉(zhuǎn)Bt作物的目的基因可以通過花粉、秸稈還田、根系分泌等方式進(jìn)入土壤[8-9]，會大幅增加土壤中Bt蛋白的含量[10-12]，進(jìn)而可能會對土壤動物如土壤線蟲產(chǎn)生影響。段杉[13]研究發(fā)現(xiàn)，SGK321與石遠(yuǎn)321相比在蕾期和吐絮期的線蟲數(shù)量存在顯著差異，但其他一些研究并未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)Bt棉花對土壤線蟲群落有顯著影響[14-16]。對轉(zhuǎn)Bt基因玉米MON810的研究表明，其土壤線蟲密度顯著高于常規(guī)玉米[17]。Gu等[18]研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田對總豐度無顯著影響，但隨著秸稈還田量的增加，食細(xì)菌性線蟲豐度逐漸增高，雜食性線蟲豐度逐漸減少。有研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田后土壤食細(xì)菌性線蟲、食真菌性線蟲和有較高c-p值的雜食/捕食性線蟲數(shù)量增加，而植食性線蟲數(shù)量降低[19-20]。牟文雅等[21]研究發(fā)現(xiàn)秸稈對線蟲數(shù)量及物種數(shù)有一定影響，可改變線蟲群落組成。國內(nèi)外已有很多文獻(xiàn)報道了轉(zhuǎn)基因作物對土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響和傳統(tǒng)作物秸稈還田對土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響。秸稈還田是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一項重要技術(shù)，還田后的秸稈腐解對于促進(jìn)作物生長、改善和提高土壤質(zhì)量具有重要作用。因此研究轉(zhuǎn)基因棉花秸稈還田腐解后對土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響具有十分重要的意義。

本研究以轉(zhuǎn)雙價（Bt+CpTI）基因棉SGK321及其常規(guī)棉石遠(yuǎn)321為對象，比較不同棉花秸稈還田量下、不同生育期中兩種棉花土壤線蟲密度及其群落的動態(tài)變化情況，探討轉(zhuǎn)雙價（Bt+CpTI）基因棉秸稈還田對土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響，以期深入了解轉(zhuǎn)基因棉對土壤生態(tài)環(huán)境的影響和構(gòu)建轉(zhuǎn)基因棉生態(tài)安全監(jiān)測指標(biāo)，為轉(zhuǎn)基因棉種植的土壤生態(tài)安全性評價提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試棉花品種為轉(zhuǎn)雙價（Bt+CpTI）基因棉SGK321及其常規(guī)棉石遠(yuǎn)321（簡稱SGK321和石遠(yuǎn)321），均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。

供試花盆上口直徑20 cm、底部直徑16 cm、高23 cm。供試土壤為潮土，取自天津市武清區(qū)常規(guī)農(nóng)田土壤，其基本理化性質(zhì)：全磷含量0.79 g·kg-1，全氮含量 0.63 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量 18 g·kg-1，pH 8.24。每盆裝過2 mm篩后充分混勻的干基土5.6 kg，為模擬正常土壤溫度，將花盆埋入土壤中，埋深15 cm。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所（天津市南開區(qū)，39°5′8.28″N，117°8′39.12″E）網(wǎng)室內(nèi)進(jìn)行。試驗區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫和年均降水量分別為15℃和600 mm。該試驗是不完全隨機(jī)區(qū)組實驗，設(shè)置5個還田梯度，按照土層厚度換算而來。每公頃0～20 cm耕層土壤約有2.25×106kg，還田梯度分別為 0、2250、4500、6750 kg·hm-2和 9000 kg·hm-2，分別代表不還田、半量還田、全量還田、1.5倍還田量和2倍還田量。換算成盆栽試驗的還田梯度為0（對照）、1.0、2.0、3.0 g·kg-1和 4.0 g·kg-1。試驗所用秸稈為SGK321和石遠(yuǎn)321的秸稈，用粉碎機(jī)粉碎后過20目篩，按照試驗設(shè)置分別與土壤均勻混合，用于轉(zhuǎn)基因棉花SGK321及其常規(guī)棉石遠(yuǎn)321棉花的種植。每個還田處理設(shè)有4個重復(fù)，每個重復(fù)5盆，共200盆盆栽。于2015年4月24日播種，每盆放置6粒棉花種子，待出苗后定苗至每盆2株，日常管理過程中不噴灑農(nóng)藥。分別于播種后60 d（蕾期）和90 d（花鈴期）兩個時期進(jìn)行土壤樣品采集。

1.3 土壤樣品的采集

去除花盆表面雜草和落葉，用土鉆取距離棉花主莖2 cm的土壤，深度15 cm，每盆取2鉆，5盆混為一個樣品。樣品混勻后除去植物根系、殘渣等，放入自封袋帶回實驗室，于4℃保存，并在兩周內(nèi)完成線蟲分離。

1.4 線蟲的分離與鑒定

土壤線蟲分離采用Baermann淺盤法[22]：從采集的混勻土壤中取出50 g鮮土，在25℃的環(huán)境下靜止分離48 h，分離后的土壤浸出液用500目篩過濾，將分離出的線蟲經(jīng)60℃水浴殺死后，保存于4%的福爾馬林溶液中[23]。根據(jù)土壤的含水量，折合成每100 g干土土壤線蟲密度，然后每個樣品根據(jù)鏡檢法[24]隨機(jī)選取100條線蟲，使用Nikon公司生產(chǎn)的TS100熒光側(cè)置顯微鏡進(jìn)行鑒定。如果樣品中線蟲不足100條，則所有樣品都要鑒定。根據(jù)土壤線蟲的頭部形態(tài)學(xué)特征，將線蟲劃分為植食性線蟲（Plant-parasites）、食細(xì)菌性線蟲（Bacterivores）、食真菌性線蟲（Fungivores）和雜食/捕食性線蟲（Omnivores-predators）等4個營養(yǎng)類群；并根據(jù)線蟲的食性和生活策略（r-策略和k-策略）將不同線蟲類群賦予1～5的c-p值[25]。

1.5 線蟲生態(tài)指標(biāo)分析

研究采用生態(tài)學(xué)評價指數(shù)：

（1）Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：H′=-∑PilnPi，Pi=ni/N。式中Pi為樣品中屬于第i種的個體的比例；ni為第i類群的個體數(shù)；N為所有類群的個體總數(shù)[26]。

（2）Pielou 均勻度指數(shù)：J=H′/lnS。式中H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)；S為鑒定分類單元的數(shù)目[27]。

（3）Margalef豐富度指數(shù)：SR=（S-1）/lnN。式中S為鑒定分類單元的數(shù)目；N為鑒定的線蟲個體數(shù)目[28]。

（4）線蟲通路指數(shù)：NCR=NB/（NB+NF）。式中NB指食細(xì)菌性線蟲的土壤線蟲密度；NF指食真菌性線蟲的土壤線蟲密度[29]。

（5）瓦斯樂斯卡指數(shù)：WI=（NF+NB）/NPP。式中NF和NB同上；NPP為植食性線蟲密度[30]。

（6）自由生活線蟲成熟度指數(shù)：MI=∑（vi×fi）。式中vi為自由生活線蟲的c-p值；fi為第i種線蟲的個體數(shù)占自由生活線蟲的比例[31]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用SPSS軟件（16.0版，SPSS Inc．），采用T檢驗分析轉(zhuǎn)基因棉與常規(guī)棉之間的差異，不同還田處理與不同生育期生態(tài)指數(shù)差異采用單因子方差分析法（One-way ANOVA），品種、秸稈還田量和生育期之間的交互作用采用多因子方差分析法（Threeway ANOVA），處理組間顯著檢驗采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤線蟲密度

SGK321土壤線蟲密度僅在蕾期3.0 g·kg-1還田處理時顯著高于石遠(yuǎn)321（P＜0.05），其他處理差異不顯著（圖1）。不還田時，兩個時期SGK321土壤線蟲密度均低于石遠(yuǎn)321，但無顯著差異。

如圖1所示，蕾期，隨著秸稈還田量的增加，石遠(yuǎn)321土壤線蟲密度逐漸增加，在4.0 g·kg-1還田處理時密度達(dá)到最大值。SGK321土壤線蟲密度在3.0 g·kg-1還田處理時達(dá)到最大值，且秸稈還田后土壤線蟲密度均高于不還田處理?；ㄢ徠?，隨著秸稈還田量的增加，石遠(yuǎn)321和SGK321土壤線蟲密度均逐漸增加，在4.0 g·kg-1還田處理時密度達(dá)到最大值，同時SGK321的線蟲密度均高于石遠(yuǎn)321，但無顯著差異。

花鈴期土壤線蟲密度相比于蕾期，石遠(yuǎn)321土壤線蟲密度在0、2.0 g·kg-1處理中減少，其他處理中增加；SGK321土壤線蟲密度在3.0 g·kg-1還田處理中減少，其他處理中增加。

2.2 土壤線蟲群落組成

如表1和表2所示，SGK321兩個時期共鑒定出土壤線蟲19科34屬，其中食細(xì)菌性線蟲13屬，食真菌性線蟲3屬，植食性線蟲11屬，雜食/捕食性線蟲7屬。石遠(yuǎn)321兩個時期共鑒定出土壤線蟲19科37屬，其中食細(xì)菌性線蟲13屬，食真菌性線蟲3屬，植食性線蟲12屬，雜食/捕食性線蟲9屬。SGK321和石遠(yuǎn)321的優(yōu)勢屬均是螺旋屬Helicotylenchus，其中SGK321土壤中螺旋屬在蕾期2.0 g·kg-1與1.0、3.0、4.0 g·kg-1還田處理之間存在顯著差異（P＜0.05）。石遠(yuǎn)321土壤中螺旋屬在花鈴期4.0 g·kg-1與1.0、2.0 g·kg-1還田處理之間存在顯著差異（P＜0.05）。

蕾期，擬麗突屬Acrobeloides、原桿屬Protorhabditis等6屬在兩個棉花品種各還田處理之間均存在顯著差異（P＜0.05）；SGK321土壤線蟲中莖屬Ditylenchus、墊刃屬Tylenchus、異皮屬Heterodera、銼齒屬Mylonchulus等10屬在各還田處理之間存在顯著差異（P＜0.05），石遠(yuǎn)321土壤線蟲中孔咽屬Aporcelaimus、真矛線屬Eudorylaimus等7屬在各還田處理之間存在顯著差異（P＜0.05）?；ㄢ徠?，鹿角唇屬Cervidellus、莖屬等5屬在兩個棉花品種各還田處理之間均存在顯著差異（P＜0.05）；SGK321土壤線蟲中絲尾墊刃屬Filenchus和原桿屬在各還田處理之間存在顯著差異（P＜0.05）；石遠(yuǎn)321土壤線蟲中棱咽屬Prismatolaimus、矮化屬Tylenchorhynchus等10屬在各還田處理之間存在顯著差異（P＜0.05）。石遠(yuǎn)321土壤線蟲中擬麗突屬、棱咽屬和矮化屬等5屬在兩個生育期各還田處理中均存在顯著差異（P＜0.05）；SGK321土壤線蟲中絲尾墊刃屬、原桿屬、鹿角唇屬、墊刃屬和莖屬在兩個生育期各還田處理中均存在顯著差異（P＜0.05）。

與不還田相比，三等齒屬Pucephalobus、麗突屬Acrobeles等11屬只出現(xiàn)在秸稈還田處理中。其中劍屬Xiphinema、三等齒屬Pucephalobus、微矛線屬Microdorylaimus、前矛線屬Prodorylaimus僅出現(xiàn)在石遠(yuǎn)321的還田處理中（表1），麗突屬僅出現(xiàn)在SGK321的4.0 g·kg-1還田處理中（表2），其他屬分布在兩個時期的不同還田處理中。

2.3 土壤線蟲的營養(yǎng)類群結(jié)構(gòu)

SGK321和石遠(yuǎn)321土壤線蟲在采樣的兩個生育期均以食細(xì)菌性線蟲（蕾期：27.07%～39.93%；花鈴期：32.73%～52.7%）和植食性線蟲（蕾期：25.63%～55.03%；花鈴期：14.98%～42.89%）為主要營養(yǎng)類群（圖2）。不還田時，蕾期SGK321中食細(xì)菌性和食真菌性線蟲豐度高于石遠(yuǎn)321，雜食/捕食性和植食性線蟲豐度低于石遠(yuǎn)321；花鈴期SGK321中雜食/捕食性線蟲豐度顯著高于石遠(yuǎn)321（P＜0.05）。

蕾期，在2.0 g·kg-1還田處理時，除石遠(yuǎn)321土壤中食細(xì)菌線蟲豐度顯著高于SGK321（P＜0.05），食真菌線蟲豐度高于SGK321，但無顯著差異外，其他處理SGK321土壤中食細(xì)菌性和食真菌性線蟲豐度均高于石遠(yuǎn)321，但無顯著差異；兩種棉花土壤中食細(xì)菌性和食真菌性線蟲在不同秸稈還田處理間均無顯著差異。SGK321的植食性線蟲豐度在2.0 g·kg-1還田處理時顯著高于石遠(yuǎn)321（P＜0.05）；石遠(yuǎn)321土壤中植食性線蟲豐度在不還田時顯著高于3.0 g·kg-1和4.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）；SGK321土壤中植食性線蟲豐度在秸稈還田后各處理間均存在顯著差異（P＜0.05）。石遠(yuǎn)321中雜食/捕食性線蟲豐度均高于SGK321，但無顯著差異，兩種棉花不同秸稈還田處理間也均無顯著差異。

花鈴期，除2.0 g·kg-1還田處理外，石遠(yuǎn)321的食細(xì)菌性線蟲豐度均高于SGK321，且在4.0 g·kg-1還田處理時存在顯著差異（P＜0.05）；石遠(yuǎn)321土壤中食細(xì)菌性線蟲豐度在4.0 g·kg-1還田處理時顯著高于2.0 g·kg-1和不還田處理（P＜0.05）；SGK321土壤中食細(xì)菌性線蟲豐度在3.0 g·kg-1還田處理時顯著高于1.0 g·kg-1和不還田處理（P＜0.05）。石遠(yuǎn)321土壤中食真菌性線蟲豐度均高于SGK321，在3.0 g·kg-1還田處理時存在顯著差異（P＜0.05），且在3.0 g·kg-1還田處理時顯著高于其他還田處理（P＜0.05）；SGK321土壤中食真菌性線蟲豐度在各處理間無顯著差異。除2.0 g·kg-1還田處理，SGK321土壤中植食性線蟲豐度均高于石遠(yuǎn)321，且在3.0、4.0 g·kg-1還田處理時存在顯著差異（P＜0.05）；石遠(yuǎn)321土壤中植食性線蟲豐度在2.0 g·kg-1還田處理時顯著高于4.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）；SGK321土壤中植食性線蟲豐度在1.0 g·kg-1還田處理時顯著高于其他處理（P＜0.05）。石遠(yuǎn)321土

壤中雜食/捕食性線蟲豐度在1.0、3.0 g·kg-1還田處理時低于SGK321，但差異不顯著；石遠(yuǎn)321土壤中雜食/捕食性線蟲豐度在2.0 g·kg-1還田處理時顯著高于3.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）；SGK321土壤中雜食/捕食性線蟲豐度在不還田處理時顯著高于3.0、4.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）。

表1 蕾期不同還田處理土壤線蟲的優(yōu)勢度Table 1 The dominance of soil nematodes under different treatments at budding stage

表2 花鈴期不同還田處理土壤線蟲的優(yōu)勢度Table 2 The dominance of soil nematodes under different treatments at flowering and boll-forming stage

圖2 蕾期和花鈴期不同秸稈還田處理下各營養(yǎng)類群豐度Figure 2 Abundance of different nutrient groups in different returning amounts at budding stage and flowering and boll-forming stage

2.4 土壤線蟲群落生態(tài)指數(shù)

SGK321的SR指數(shù)在蕾期不還田處理時顯著高于石遠(yuǎn)321（P＜0.05）（表3）。石遠(yuǎn)321的J指數(shù)在蕾期3.0 g·kg-1還田處理和花鈴期1.0 g·kg-1還田處理時顯著高于SGK321（P＜0.05）。H′指數(shù)兩品種間不存在顯著性差異。石遠(yuǎn)321不同還田處理中的SR、H′指數(shù)在蕾期4.0 g·kg-1還田處理時顯著高于1.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05），J指數(shù)在各處理間均無顯著差異。SGK321不同還田處理中的H′指數(shù)在蕾期3.0 g·kg-1還田處理時顯著高于2.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05），SR、J指數(shù)在各處理間均無顯著差異。

MI指數(shù)[25]是根據(jù)線蟲的群落結(jié)構(gòu)特征評價人類活動對線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)而可以表明土壤環(huán)境所受的干擾程度。石遠(yuǎn)321的MI指數(shù)在蕾期2.0 g·kg-1還田處理時顯著高于SGK321，在花鈴期1.0、4.0 g·kg-1還田處理時顯著高于 SGK321（P＜0.05）。蕾期不同還田處理中SGK321土壤線蟲的MI指數(shù)在1.0、3.0 g·kg-1還田處理時顯著高于不還田、2.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）；花鈴期石遠(yuǎn)321不同還田處理的MI指數(shù)在4.0 g·kg-1還田處理時顯著高于不還田、1.0、2.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）。線蟲的營養(yǎng)類群結(jié)構(gòu)與土壤碎屑食物網(wǎng)密切相關(guān)，常用食細(xì)菌和食真菌線蟲的比值（即NCR）探測土壤有機(jī)質(zhì)的分解途徑[32]。SGK321的NCR指數(shù)在花鈴期3.0 g·kg-1還田處理時顯著高于石遠(yuǎn)321（P＜0.05）。不同還田處理中石遠(yuǎn)321的NCR指數(shù)在蕾期2.0 g·kg-1還田處理時顯著高于不還田處理（P＜0.05）；在花鈴期2.0 g·kg-1還田處理時顯著高于3.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）。不同還田處理中SGK321土壤線蟲的NCR指數(shù)在蕾期和花鈴期各秸稈還田處理間均無顯著差異。WI指數(shù)用于反映土壤線蟲群落組成和土壤的健康程度[21]，石遠(yuǎn)321的WI指數(shù)在蕾期2.0 g·kg-1還田處理和花鈴期1.0、4.0 g·kg-1還田處理時顯著高于 SGK321（P＜0.05）。不同還田處理中石遠(yuǎn)321的WI指數(shù)在花鈴期4.0 g·kg-1還田處理時顯著高于0、1.0、2.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）。SGK321的WI指數(shù)在蕾期3.0 g·kg-1還田處理時顯著高于不還田和2.0 g·kg-1還田處理（P＜0.05）。

花鈴期相比于蕾期，石遠(yuǎn)321中除SR、NCR指數(shù)外，其他生態(tài)指數(shù)均升高；SGK321中除H′、J指數(shù)外，其他生態(tài)指數(shù)均降低（表3）。

2.5 棉花品種、秸稈還田量和生育期對線蟲數(shù)量及生態(tài)指標(biāo)的交互效應(yīng)

由表4可知，棉花生育期對植食性線蟲和雜食/捕食性線蟲數(shù)量有極顯著影響；棉花品種對線蟲總量和植食性線蟲數(shù)量有極顯著影響；棉花秸稈還田量對線蟲總量、食細(xì)菌性線蟲及食真菌性線蟲數(shù)量有極顯著影響，對雜食/捕食性線蟲數(shù)量有顯著影響。多因素方差分析表明：棉花品種和生育期對食真菌性和雜食/捕食性線蟲數(shù)量有顯著交互效應(yīng)；棉花品種和秸稈還田量對線蟲總量和植食性線蟲數(shù)量有極顯著交互效應(yīng)，對食細(xì)菌性線蟲有顯著交互效應(yīng)。

由表5可知，除NCR外，棉花生育期對SR、H′、J、MI和WI指數(shù)均有極顯著影響；棉花品種對J指數(shù)有極顯著影響，對WI指數(shù)有顯著影響；棉花秸稈還田量對MI、WI指數(shù)有極顯著影響，對SR、NCR指數(shù)有顯著影響。多因素方差分析表明：棉花品種和生育期對SR、MI指數(shù)有極顯著交互效應(yīng)，對H′、NCR、WI指數(shù)有顯著交互效應(yīng)；棉花品種和秸稈還田量對WI指數(shù)有顯著交互效應(yīng)；棉花品種、生育期和秸稈還田量對WI指數(shù)有顯著交互效應(yīng)。

3 討論

土壤線蟲因其獨特的生物特性及其在土壤群落結(jié)構(gòu)中的重要作用，而成為指示土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化的有力工具[33]。陳群英等[34]連續(xù)兩年的轉(zhuǎn)Bt水稻田間種植未對土壤線蟲總密度及各營養(yǎng)類群的線蟲密度產(chǎn)生顯著影響。本研究表明，轉(zhuǎn)雙價基因棉和常規(guī)棉土壤線蟲密度在不還田時無顯著差異，這與Yang等[16]的結(jié)果一致，說明轉(zhuǎn)雙價基因棉花的種植對土壤線蟲密度沒有顯著影響。秸稈還田后，兩種棉花的土壤線蟲密度隨著秸稈還田量的增加而增加，這說明秸稈的施入，為線蟲提供了更加充足的營養(yǎng)物質(zhì)和能量來源，有利于土壤線蟲的生長繁殖[21]。

表3 蕾期和花鈴期不同還田處理土壤線蟲的生態(tài)指數(shù)Table 3 Ecological indicators of the soil nematode of the different treatments at budding stage and flowering and boll-forming stage

表4 棉花品種、秸稈還田量和生育期對線蟲數(shù)量的交互效應(yīng)Table 4 Interactive effects of cotton varieties，straw returning amount and growth period on the number of nematode

表5 棉花品種、秸稈還田量和生育期對線蟲生態(tài)指標(biāo)的交互效應(yīng)Table 5 Interactive effects of cotton varieties，straw returning amount and growth period on nematode ecological indicators

本試驗中兩個棉花品種，5個還田處理共鑒定出線蟲19科38屬。秸稈還田對螺旋屬和擬麗突屬等優(yōu)勢屬影響不大，但增加線蟲稀有屬的數(shù)量。說明秸稈還田主要是通過影響稀有類群的數(shù)量進(jìn)而影響線蟲群落結(jié)構(gòu)[35]。與不還田處理相比，秸稈還田處理中出現(xiàn)了三等齒屬、麗突屬等屬，表明秸稈還田增加了土壤線蟲的豐富度[21]，提高了線蟲多樣性[36]。

土壤線蟲群落的營養(yǎng)類群可以有效地反映土壤線蟲食物網(wǎng)營養(yǎng)級關(guān)系及能量流動途徑[29]。戚琳等[37]發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)Bt水稻的田間種植增加植食性線蟲豐度。但對轉(zhuǎn)雙價基因棉的研究未發(fā)現(xiàn)其改變線蟲的營養(yǎng)類群[16]。本研究表明，轉(zhuǎn)雙價基因棉的種植也沒有改變土壤線蟲的營養(yǎng)類群結(jié)構(gòu)，各處理間線蟲群落組成不存在顯著差異，植食性和食細(xì)菌性線蟲是優(yōu)勢營養(yǎng)類群。食真菌性線蟲在兩個棉花品種所有處理中均屬于最低的營養(yǎng)類群，且秸稈還田后豐度低于不還田，這可能是因為棉花秸稈木質(zhì)化很強(qiáng)，細(xì)菌比較難以利用，真菌在分解棉花秸稈中的作用更加突出。秸稈還田后，常規(guī)棉雜食/捕食性線蟲豐度增加，這說明秸稈的施用為雜食/捕食性線蟲提供食物來源，增加了土壤中原生動物等的密度[38]。

利用線蟲的生態(tài)指數(shù)可以很好地反映不同秸稈還田處理間土壤線蟲多樣性和群落結(jié)構(gòu)的差異程度[21]。本研究表明，蕾期石遠(yuǎn)321的SR、H′指數(shù)在4.0 g·kg-1與1.0、2.0 g·kg-1還田處理之間存在顯著差異，SGK321的H′指數(shù)在2.0 g·kg-1與3.0 g·kg-1還田處理之間存在顯著差異，這與Zhang等[39]的研究結(jié)果相同，說明秸稈還田后，多樣性有一定的增加趨勢，在一定還田范圍內(nèi)能夠提高土壤線蟲豐富度。但花鈴期兩種棉花品種之間土壤線蟲H′、SR指數(shù)均沒有顯著差異，表明作物生育期對土壤線蟲的影響大于轉(zhuǎn)雙價基因棉[34]。MI指數(shù)越低，表明土壤環(huán)境受到干擾程度越大[21]。本研究中，蕾期SGK321的MI指數(shù)在3.0 g·kg-1還田處理與不還田、2.0 g·kg-1還田處理之間均存在顯著差異，在花鈴期兩種棉花的MI指數(shù)在3.0、4.0 g·kg-1還田處理顯著高于不還田處理，說明較高的秸稈還田量對土壤環(huán)境的影響相對更小。蕾期轉(zhuǎn)雙價基因棉土壤線蟲的MI指數(shù)普遍高于常規(guī)棉，說明轉(zhuǎn)雙價基因棉種植對土壤線蟲的干擾較小，這與楊志國等[40]的研究結(jié)果相同。NCR指數(shù)值為0，代表土壤有機(jī)質(zhì)分解是完全依靠真菌分解途徑；若NCR值為1，則表示完全依靠細(xì)菌分解途徑[29]。WI指數(shù)值越大，表明土壤食微線蟲豐度越高，土壤健康程度越高。本研究中，NCR值在0.68～0.90間，均大于0.5，表明各秸稈還田處理的盆栽土壤主要依靠細(xì)菌分解途徑分解有機(jī)物，且NCR在秸稈還田條件下顯著高于不還田處理，這表明秸稈還田能促進(jìn)食細(xì)菌性線蟲繁殖并抑制植食性線蟲的生長。除蕾期0、2.0 g·kg-1還田處理和花鈴期1.0 g·kg-1還田處理外，WI值均大于1，表明盆栽所用土壤健康狀況普遍良好。

多因素方差分析表明，生育期對植食性線蟲和雜食/捕食性線蟲數(shù)量有極顯著影響，說明生育期會引起土壤線蟲密度的變化，這與李修強(qiáng)等[41]結(jié)論一致，對線蟲SR、H′、J、MI和WI指數(shù)有極顯著影響，說明生育期對線蟲群落結(jié)構(gòu)組成有影響。品種對線蟲總量和植食性線蟲數(shù)量有極顯著影響，對J、WI指數(shù)有影響，可能是由于轉(zhuǎn)Bt作物外源基因的插入導(dǎo)致根系分泌物成分發(fā)生變化，進(jìn)而影響線蟲群落的數(shù)量和組成[8]。秸稈還田量對線蟲數(shù)量和生態(tài)指標(biāo)均有一定影響，說明秸稈還田增加線蟲豐度，豐富線蟲種類，有利于土壤生態(tài)穩(wěn)定。生育期與秸稈還田量和生育期、品種與秸稈還田量對線蟲群落沒有交互作用，說明對線蟲數(shù)量的影響是相互抵消的。

轉(zhuǎn)基因作物秸稈還田引起的土壤生態(tài)系統(tǒng)的變化是一個緩慢的、長期的過程，一年的盆栽試驗無法得到全面的反映，需要開展長期的試驗研究，以期更全面地評價轉(zhuǎn)基因作物秸稈還田對土壤生態(tài)環(huán)境的影響。

4 結(jié)論

（1）轉(zhuǎn)雙價基因棉的種植并未改變土壤線蟲的營養(yǎng)類群組成，兩種棉花不同還田處理下的多樣性指數(shù)（H′）、線蟲通路指數(shù)（NCR）均無顯著差異。

（2）秸稈不還田時，轉(zhuǎn)雙價基因棉和常規(guī)棉土壤線蟲密度無顯著差異。秸稈還田后隨著秸稈還田量的增加，蕾期轉(zhuǎn)雙價基因棉土壤線蟲數(shù)量先升高后降低，常規(guī)棉土壤線蟲數(shù)量逐漸增加。花鈴期兩種棉花土壤線蟲數(shù)量逐漸升高。

（3）多因素方差分析表明，生育期、品種和秸稈還田量對線蟲數(shù)量和生態(tài)指數(shù)均有一定的影響，生育期與品種和品種與秸稈還田量對線蟲數(shù)量和生態(tài)指數(shù)有一定的交互效應(yīng)，而生育期與秸稈還田量和生育期、品種及秸稈還田量三者之間沒有交互作用。