李志美,海 棠,陳 楊

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院/草地資源教育部重點實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草栽培、加工與高效利用重點實驗室/內(nèi)蒙古自治區(qū)草地管理與利用重點實驗室,呼和浩特 010018)

草原旅游是依靠草原和草原生態(tài)環(huán)境發(fā)展起來的一種新的旅游及草地利用形式[1]，20世紀(jì)90年代后，我國的草原旅游事業(yè)快速發(fā)展，以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例，2005年旅游業(yè)創(chuàng)匯3.52億美元，占我國旅游創(chuàng)匯的1.2%[2]。目前，旅游業(yè)已迅速發(fā)展成為世界第一大產(chǎn)業(yè)，因此旅游活動所引起的生態(tài)和環(huán)境問題已引起了社會各界的廣泛關(guān)注。土壤動物是一種極其重要的生物，尤其是在草原生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要的作用，包括對有機質(zhì)進行分解等重要的生態(tài)過程有著很好的調(diào)控作用。而土壤線蟲是土壤動物非常重要的一部分，在土壤中的分布比較廣泛，數(shù)量較多，是評價土壤擾動的重要生物指標(biāo)[3～5]。胡靜等人[6]在不同城市綠地對線蟲群落進行了研究及其分析，結(jié)果表明不同城市綠地改變了土壤中食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及其功能；張勇群等人[7]研究了氮沉降對土壤線蟲群落的影響，結(jié)果表明氮沉降增加可能會使土壤食物網(wǎng)簡化，影響土壤線蟲群落。我國草地土壤動物的研究主要集中在放牧干擾、刈割干擾、氮沉降、施肥對草地土壤動物的影響方面[8～9]，有關(guān)旅游干擾對草地土壤小型動物——線蟲種類、數(shù)量、營養(yǎng)類群及多樣性的影響有待研究。為此，本試驗以土壤線蟲為生物指標(biāo)，對呼和諾爾旅游景區(qū)的土壤線蟲群落功能以及特征進行了研究，以探索旅游干擾對草地土壤線蟲群落的影響規(guī)律，為保護草原旅游景區(qū)物種多樣性以及進行有效的生態(tài)旅游管理提供依據(jù)。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

本試驗地位于呼倫貝爾市呼和諾爾旅游景區(qū)(48°25′～49°34′N、119°18′～119°31′E) ,海拔650～675m，地處內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市陳巴爾虎旗境內(nèi)，屬于中溫帶大陸性氣候，年均氣溫為2.4℃(最高氣溫36.17℃，最低氣溫-48.5℃) ，年積溫大約為1500～1800℃；年平均降水量350～400mm，主要集中在7～9月份。植被類型為羊草草甸草原，主要優(yōu)勢種為羊草(Leymuschinensis)、貝加爾針茅(Stipabaicalensis)；伴生種有斜莖黃芪(Astragalusadsurgens)、山野豌豆(Viciaamoena)、寸草苔(Carexduriuscula)等；土壤類型為暗栗鈣土。

1.2 研究方法

1.2.1試驗設(shè)計

在呼和諾爾旅游景區(qū)內(nèi)，根據(jù)旅游活動項目設(shè)置以及游客聚集程度取3個景點作為景區(qū)內(nèi)的樣地，分別為敖包周邊、雕像周邊以及成吉思汗帳房周邊，每個景點周邊平均取5個樣方，共15個樣方。在圍封區(qū)選擇與景區(qū)的植被類型以及土壤類型一致的樣地取樣作為對照。

1.2.2植物取樣

8月初，在景區(qū)里的每個處理內(nèi)隨機取樣(樣方1m×1m)，樣方之間的距離相等，記錄樣方內(nèi)植物的高度、密度、蓋度以及種類，然后齊地面剪割，在105℃烘箱中烘12h，測其生物量。每個處理5個重復(fù)。

1.2.3土壤取樣

采用“十”字法取樣，每個樣方內(nèi)取兩層土，分別為0～10cm和10～20cm，每層分別取4鉆土，將其混勻，將景區(qū)內(nèi)不同土層的3個景點的重復(fù)再混勻，作為景區(qū)內(nèi)一個大的取樣點，共10個土樣。同樣，圍封區(qū)5個重復(fù)，兩層取樣，共10個土樣，分成2份，一份用于線蟲的分離鑒定，另一份做土壤理化性質(zhì)實驗。共20個土樣。

1.2.4線蟲的分離鑒定與計數(shù)分類

線蟲的分離采用貝爾曼淺盤法[10]。鑒定與計數(shù)在顯微鏡下進行：鑒定是根據(jù)《中國土壤動物檢索圖鑒》[11]和《植物線蟲分類學(xué)(第二版)》(謝輝，2005)將每條線蟲鑒定到屬；計數(shù)的原則要將線蟲的數(shù)量根據(jù)土壤的含水率折合成每100g干土所含線蟲的數(shù)量[12]。線蟲的分類要根據(jù)其頭部等分為四大營養(yǎng)類群，分別為植物寄生類線蟲 (Plantparasites)、食細(xì)菌類線蟲(Bacterivores)、食真菌類線蟲(Fungivores)、雜食/捕食類線蟲(Predators/Omni-vores)[8]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

線蟲多樣性指數(shù)(H′)采用以下公式計算:

H′=-ΣPiLn(Pi)[9]

(1)

成熟指數(shù)(MI)采用以下公式計算:

MI=Σv(i)f(i)[13]

(2)

式中，v(i)是線蟲中第i類群的Colonizer-persister (c-p) 值；f(i)是第i類自由生活線蟲所占線蟲總數(shù)的比例。

線蟲通道比(NCR)采用以下公式計算:

NCR=Ba/(Ba + Fu)[14]

(3)

式中，Ba是食細(xì)菌線蟲的條數(shù)；Fu是食真菌線蟲的條數(shù)。

基礎(chǔ)成分指數(shù)(BI)采用以下公式計算:

BI=100 × b/(b + e + s)

(4)

式中，b代表c-p值為2的食細(xì)菌線蟲(記作Ba2)和c-p值為2的食真菌線蟲；e代表c-p值為1的食細(xì)菌線蟲和c-p值為2的食真菌線蟲；s代表c-p值為3～5的食細(xì)菌線蟲、食真菌線蟲、雜食/捕食線蟲。b、e和s值的計算公式分別為b =Σkbnb、e =Σkene、s=Σksns ，其中kb、ke和ks為各類群所對應(yīng)的加權(quán)數(shù)(其值在0.8～5.0之間)，ne、nb、ns為各類群所對應(yīng)的個體數(shù)量[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 旅游對景區(qū)土壤線蟲群落組成及數(shù)量的影響

試驗區(qū)土壤樣品中共分離得到土壤線蟲4126條，平均密度552條/100g干土。從各個營養(yǎng)類群的組成上看，食細(xì)菌線蟲13屬，食真菌線蟲3屬，植物寄生線蟲16屬，雜食捕食類線蟲8屬。不同處理土壤線蟲群落組成不同，旅游區(qū)內(nèi)共分離出125條線蟲/100g干土，17屬，其中真滑刃屬、滑刃屬、麗突屬、擬麗突屬為優(yōu)勢屬，優(yōu)勢屬的個體數(shù)占總捕獲個體數(shù)的70.17%；圍封區(qū)共分離出633條線蟲/100g干土，31屬，其中優(yōu)勢屬有真滑刃屬、鹿角唇屬，優(yōu)勢屬的個體數(shù)占線蟲總捕獲個體數(shù)的48.42%。圍封區(qū)內(nèi)土壤線蟲的數(shù)量顯著高于旅游區(qū)內(nèi)(P<0.05，圖1)，土壤線蟲的屬數(shù)圍封區(qū)顯著高于旅游區(qū)(P<0.05，圖2)。

不同大寫字母代表不同處理同一土層之間有顯著差異(P<0.05)不同小寫字母代表不同土層同一處理之間有顯著差異(P < 0.05)；下圖同圖1 旅游干擾下對土壤線蟲數(shù)量的影響

圖2 旅游干擾對土壤線蟲屬數(shù)的影響

3.2 旅游干擾下景區(qū)土壤線蟲生態(tài)功能指數(shù)的變化

從表1看出，圍封區(qū)0～10 cm及10～20 cm土層土壤線蟲多樣性(H′)顯著(P<0.05)高于旅游區(qū)。成熟度指數(shù)(MI)所反映的是線蟲群落結(jié)構(gòu)以及功能，是用來指示外界干擾對線蟲群落所造成的影響，值越低說明外界對其擾動越大，圍封區(qū)0～10cm及10～20cm土層的成熟度指數(shù)均大于旅游區(qū)(P<0.05)。線蟲通道比(NCR)是食細(xì)菌線蟲和食真菌線蟲的比值，反映了土壤有機質(zhì)的分解途徑，旅游干擾區(qū)和圍封區(qū)的線蟲通道比無顯著差異(P>0.05)，但圍封區(qū)大于旅游區(qū)的線蟲通道比?；A(chǔ)成分指數(shù)(BI)代表食物網(wǎng)的抵抗能力，值越大說明抵抗力越強，圍封區(qū)的基礎(chǔ)成分指數(shù)大于旅游區(qū)，但差異不顯著(P>0.05)。

表1 旅游干擾下土壤線蟲群落生態(tài)功能指數(shù)

4 討論

旅游區(qū)和圍封區(qū)土壤線蟲的數(shù)量及屬數(shù)存在一定的差異，旅游區(qū)共獲得土壤線蟲704條，而圍封區(qū)獲得3422條。線蟲屬數(shù)旅游區(qū)內(nèi)17屬，圍封區(qū)31屬；兩個樣地之間共同的優(yōu)勢屬是真滑刃屬，旅游區(qū)內(nèi)食細(xì)菌線蟲種類較多，而圍封區(qū)雜食捕食類線蟲種類較多。研究表明，天然草地放牧、刈割干擾會影響草地土壤線蟲數(shù)量及種類[8～9]，本研究線蟲數(shù)量及種類旅游區(qū)顯著低于圍封區(qū)，說明大量游客的觀光旅游干擾降低了景區(qū)草地土壤線蟲數(shù)量及種類。魯慶彬等人[13]及焦向麗等人[13～14]認(rèn)為，中度的旅游干擾會促進物種多樣性，隨著干擾強度的增加線蟲多樣性指數(shù)減少。本研究物種多樣性指數(shù)旅游區(qū)顯著低于圍封區(qū)，原因可能是旅游區(qū)內(nèi)土壤受人為踩踏嚴(yán)重，土壤層次模糊，保水能力減弱，營養(yǎng)物質(zhì)和土壤含水量的降低都可能導(dǎo)致線蟲多樣性下降[6]，同時也說明旅游區(qū)內(nèi)受干擾強度較大。成熟度指數(shù)反映土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在草地放牧、刈割干擾中圍欄區(qū)的成熟度指數(shù)高于放牧區(qū)及刈割區(qū)[8～9]。本研究成熟度指數(shù)圍封區(qū)顯著高于旅游區(qū)，表明受干擾的旅游區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性低于圍封區(qū)。線蟲通道比是食細(xì)菌線蟲和食真菌線蟲的比值，所代表的是土壤有機質(zhì)的分解途徑，當(dāng)值為1時土壤有機質(zhì)的分解是以真菌為主，當(dāng)值為0.5時土壤有機質(zhì)的分解是細(xì)菌和真菌的共同作用[12]。本研究線蟲通道比旅游區(qū)在0.5左右，說明旅游區(qū)土壤有機質(zhì)的分解是細(xì)菌和真菌的共同作用；而圍封區(qū)線蟲通道比在0.8左右，更接近1，說明圍封區(qū)土壤有機質(zhì)的分解主要以真菌為主。基礎(chǔ)成分指數(shù)代表食物網(wǎng)的抵抗能力，值越大抵抗力越大。本研究基礎(chǔ)成分指數(shù)圍封區(qū)大于旅游區(qū)，說明圍封區(qū)的食物網(wǎng)抵抗能力相對較大，同時也說明旅游區(qū)內(nèi)由于旅游干擾嚴(yán)重對食物鏈產(chǎn)生了影響。由于旅游景區(qū)受到了旅游干擾的強烈影響，物種相對匱乏，對線蟲指示物的研究有待開展進一步的長期觀測。

5 結(jié)論

5.1旅游干擾對土壤線蟲群落所產(chǎn)生的影響，改變了土壤食物網(wǎng)的功能和結(jié)構(gòu)，并且對土壤線蟲群落的組成及多樣性產(chǎn)生顯著影響。

5.2旅游景區(qū)由于受到旅游干擾的強烈影響，土壤線蟲群落的物種相對匱乏，但線蟲群落對草地旅游區(qū)具有指示意義。