李亮亮，羅珠珠,*，李玲玲，牛伊寧，何仁元，劉家鶴

（1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2 省部共建干旱生境作物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州 730070；3 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 甘肅蘭州 730070）

線(xiàn)蟲(chóng)(Caenorhabditiselegans)是土壤中數(shù)量和種類(lèi)最為豐富的生物，占領(lǐng)著土壤食物網(wǎng)多個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)地位[1-3]，對(duì)調(diào)控有機(jī)物的分解、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和能量傳遞起到關(guān)鍵的作用，是維持土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要組成部分[4-5]。線(xiàn)蟲(chóng)對(duì)環(huán)境擾動(dòng)十分靈敏，其群落組成和結(jié)構(gòu)對(duì)土壤環(huán)境變化做出的反應(yīng)，為土壤生態(tài)過(guò)程提供了獨(dú)特信息，是評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與擾動(dòng)狀況的生物學(xué)指標(biāo)[6-7]。線(xiàn)蟲(chóng)群落易受土壤水分[8]、養(yǎng)分含量[9]、pH[10]等因子調(diào)控，耕作、施肥等農(nóng)藝措施改變了土壤環(huán)境因子，進(jìn)而也影響了土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落。

黃土高原地區(qū)水土流失和土壤退化問(wèn)題非常嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境十分脆弱[11]。紫花苜蓿(Medicagosativa)自漢代從西域引入我國(guó)，至今已有2000 多年的種植栽培歷史[12]。紫花苜蓿作為推廣種植的優(yōu)良豆科牧草，具有產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)豐富、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，其根系強(qiáng)大的根瘤固氮作用，對(duì)增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用[13-15]。目前，甘肅省種植面積74.67 萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量高達(dá)603 萬(wàn)t，居全國(guó)首位[16]。由于苜蓿生長(zhǎng)對(duì)土壤水分和磷(P)素需求量大[17-18]，持續(xù)多年種植會(huì)導(dǎo)致苜蓿產(chǎn)草量較低且生長(zhǎng)旺盛期短[19]，苜蓿人工草地退化，需要增施磷肥以維持其可持續(xù)利用[20]。但磷肥過(guò)高或過(guò)低均不利于根瘤菌的正常發(fā)育[21]，因此，選擇適宜的磷肥用量有利于紫花苜蓿生長(zhǎng)并提高土壤肥力。

有研究表明，施磷可提高食細(xì)菌性線(xiàn)蟲(chóng)、捕食/雜食性線(xiàn)蟲(chóng)和植食寄生性線(xiàn)蟲(chóng)的豐度[22-23]，顯著提升食真菌線(xiàn)蟲(chóng)的豐度[24]。土壤、氣候和植被類(lèi)型也影響著不同供磷水平下的線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)[25-26]。本研究假設(shè)黃綿土區(qū)苜蓿種植過(guò)程中土壤線(xiàn)蟲(chóng)密度、多樣性、群落結(jié)構(gòu)和代謝足跡增加均受到了施用磷肥的影響，為驗(yàn)證該假設(shè)，本研究基于黃土高原半干旱雨養(yǎng)區(qū)的一個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，調(diào)查了多元化線(xiàn)蟲(chóng)群落特征度量指標(biāo)(多樣性指數(shù)、生態(tài)功能指數(shù)、代謝足跡)對(duì)施磷的響應(yīng)，為黃土高原苜蓿人工草地的可持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省定西市安定區(qū)李家堡鎮(zhèn)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)旱作農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)站(35°28′N(xiāo)，104°44′E)內(nèi)。試驗(yàn)區(qū)地處中溫帶半干旱區(qū)，年均日照時(shí)數(shù)2476.6 h，年均太陽(yáng)輻射592.9 kJ/cm2，≥0℃積溫2933.5℃，≥10℃積溫2239.1℃，無(wú)霜期140 天，年均氣溫6.4℃，年均降水量390 mm，年均蒸發(fā)量1531 mm，屬典型的一年一熟旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。土壤類(lèi)型為黃綿土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)8.04 g/kg，全氮0.82 g/kg，全磷1.07 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)始于2014 年4 月6 日，紫花苜蓿采用條播方式建植，播種量為22.5 kg/hm2，每塊樣地播種10 行，行距為 30 cm。共設(shè)4 個(gè)P2O5用量處理，分別為0 (CK)、60 kg/hm2(P60)、120 kg/hm2(P120)和180 kg/hm2(P180)，每個(gè)處理3 次重復(fù)，共12 個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積均為12 m2(3 m×4 m)。磷肥每3 年施1 次(分別于2014、2017 和2020 年施用)，氮肥每年施用1 次，施用量為N 50 kg/hm2。供試肥料為尿素(N46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O512%)。試驗(yàn)采用完全雨養(yǎng)條件，不進(jìn)行灌溉。

1.3 土壤樣品采集

于2021 年6 月苜蓿頭茬盛花期采集土壤樣品，在每小區(qū)內(nèi)隨機(jī)取 5 株苜蓿，使用土鉆采集苜蓿根圍0—20 cm 深的土樣，混合成1 個(gè)樣品，去除土樣中的石礫和植物殘?jiān)入s物。將每個(gè)土樣分成兩份，1 份放置于4℃冰柜，用于線(xiàn)蟲(chóng)的提取與鑒定，1 份風(fēng)干后用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

1.4 土壤理化指標(biāo)測(cè)定方法

土壤含水量采用烘干法[27]測(cè)定；pH 采用電位法測(cè)定[27]；全氮(TN) 采用H2SO4消煮—?jiǎng)P氏定氮法測(cè)定[27]；全磷(TP)和速效磷(AP)均采用比色法[27]測(cè)定；土壤有機(jī)碳含量采用外加熱重鉻酸鉀氧化法[27]測(cè)定。

1.5 土壤線(xiàn)蟲(chóng)測(cè)定

1.5.1 土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落鑒定 采用淺盤(pán)法提取土樣線(xiàn)蟲(chóng)[3]。稱(chēng)取100.0 g 鮮土樣鋪設(shè)于淺盤(pán)內(nèi)部的濾紙上，沿著淺盤(pán)內(nèi)壁緩緩地注入自來(lái)水，直至土樣表面出現(xiàn)一層稀薄狀的水膜，于室溫培養(yǎng)48 h，使用孔徑25 μm 篩分離獲取線(xiàn)蟲(chóng)樣品，在60℃水浴條件下將其殺死后，用4%的福爾馬林溶液將線(xiàn)蟲(chóng)體型固定，并裝置于提前標(biāo)記好試區(qū)序號(hào)的標(biāo)本瓶?jī)?nèi)等待鑒定。用微量取液器吸取0.2 mL 待定溶液滴加至載玻片上，滴加時(shí)從載玻片一側(cè)緩緩釋放溶液至載玻片另一端，形成條帶狀且均勻的涂片。將制作好的載玻片放置在體式顯微鏡下觀(guān)察線(xiàn)蟲(chóng)形態(tài)并計(jì)數(shù)。土壤線(xiàn)蟲(chóng)的分類(lèi)及鑒定參照《中國(guó)土壤動(dòng)物檢索圖鑒》[28]、《植物寄生線(xiàn)蟲(chóng)分類(lèi)學(xué)》[29]以及加州大學(xué)戴維斯分校Ferris 教授建立的網(wǎng)頁(yè)http://Nemaplex.ucdavis.edu。同時(shí)依據(jù)線(xiàn)蟲(chóng)頭部的形態(tài)特征及其取食生境將其劃分為4 種營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群(食細(xì)菌性線(xiàn)蟲(chóng)、食真菌性線(xiàn)蟲(chóng)、植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)、雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng))，并根據(jù)生活史策略，將線(xiàn)蟲(chóng)劃分成 Colonizer (機(jī)會(huì)主義者，r-對(duì)策者)和 Persister (競(jìng)爭(zhēng)者，k-對(duì)策者)，給線(xiàn)蟲(chóng)賦予不同的c-p 值，從極端的c-p 值為1 的r-對(duì)策者向c-p 值為 5 的k-對(duì)策者將其劃分成5 種類(lèi)群[30]。

1.5.2 生態(tài)功能指數(shù)計(jì)算公式

式中，Pi指第i個(gè)線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群豐度與線(xiàn)蟲(chóng)總豐度的比值[31]。

式中，pi指第i個(gè)線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群豐度與線(xiàn)蟲(chóng)總豐度的比值[32]。

式中，BF 指食細(xì)菌性線(xiàn)蟲(chóng)豐度，F(xiàn)F 指食真菌性線(xiàn)蟲(chóng)豐度[33]。

式中，PP 指植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)豐度[33]。

式中，vi指自由生活線(xiàn)蟲(chóng)的c-p 值，fi指第i類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群豐度占自由生活線(xiàn)蟲(chóng)豐度的比值[30]。

式中，fi指第i類(lèi)PP 類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)豐度占線(xiàn)蟲(chóng)總豐度的比例[30]。

1.5.3 線(xiàn)蟲(chóng)代謝足跡和區(qū)系分析 利用“線(xiàn)蟲(chóng)-植物專(zhuān)家信息系統(tǒng)”(http://plpnemweb.ucdavis.edu/nemaplex)中列出的線(xiàn)蟲(chóng)生物量 (鮮重,W)計(jì)算線(xiàn)蟲(chóng)代謝足跡。

式中，Nt指t類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群豐度；mt指t類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群cp 值；Wt指t類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群生物量[34]。

根據(jù)代謝足跡 (Fe) 和結(jié)構(gòu)代謝足跡 (Fs)，以(SI，EI) 坐標(biāo)點(diǎn)為中心，在A(yíng)、B、C、D 象限內(nèi)繪制4 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)：(SI，EI-0.5Fe/k)、(SI+0.5Fs/k，EI)、(SI，EI+0.5Fe/k)和(SI-0.5Fs/k，EI)，其中k 為轉(zhuǎn)換常數(shù)[35]。線(xiàn)蟲(chóng)的功能代謝足跡為依次連接4 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)所圈定的四邊形面積。

1.5.4 線(xiàn)蟲(chóng)物種選擇性 線(xiàn)蟲(chóng)物種選擇性以IndVal值表示，IndVal 值根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算[36]：

式中：Aij是線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群i在樣地組j的平均多度(個(gè)體數(shù))與該線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群在所有樣地組的平均多度之和的比值；Bij是樣地組j中存在線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)群i的樣地?cái)?shù)與該樣地組的所有樣地?cái)?shù)的比值。以線(xiàn)蟲(chóng)對(duì)環(huán)境的專(zhuān)一性和忠實(shí)性為基礎(chǔ)，采用物種指示值分析法[37]計(jì)算土壤線(xiàn)蟲(chóng)指示值(soil nematode indicated value)，并通過(guò)IndVal 值確定不同施磷素處理選擇性物種(物種通常僅生長(zhǎng)在添加磷素或未添加磷素處理)和非選擇性物種(物種在添加磷素和未添加磷素處理均可生長(zhǎng))。如果IndVal 值大于0.6，則認(rèn)為該物種是磷素選擇性物種，否則為磷素非選擇性物種；施磷素處理IndVal值大于0.6 為施肥正選擇物種，CK 處理IndVal 值大于0.6 為施肥負(fù)選擇物種。

1.6 數(shù)據(jù)處理

線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)功能指數(shù)、多度、營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群和理化指標(biāo)的差異顯著性分析，利用SPSS 26.0 單因素方差分析(ANOVA) 和多重比較(LSD 法，P=0.05) 完成。主成分分析(PCA)采用R 軟件“stats”程序包進(jìn)行，通過(guò)降維定性分析樣本間物種組成的相似性和差異性，找出影響樣本物種組成差異的潛在主成分；為了進(jìn)一步判斷組間差異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，采用R 軟件“vegan”程序包進(jìn)行ANOSIM 分析檢驗(yàn)差異顯著性。Pearson 檢驗(yàn)主要是通過(guò)相關(guān)性熱圖來(lái)分析線(xiàn)蟲(chóng)各營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群與理化因子之間的相關(guān)關(guān)系。柱狀圖和小提琴圖采用Original 2021 作圖，主要分析線(xiàn)蟲(chóng)各營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群代謝足跡大小，表明線(xiàn)蟲(chóng)對(duì)碳的利用強(qiáng)弱，AI (Adobe Illustrator CS6) 軟件進(jìn)行圖形修飾。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)組成

12 個(gè)樣品共鑒定出土壤線(xiàn)蟲(chóng)(Caenorhabditis elegans) 4575 條，每個(gè)樣品線(xiàn)蟲(chóng)密度平均達(dá)381.25條/(100 g，干土)，隸屬于19 科27 屬，包括食細(xì)菌性線(xiàn)蟲(chóng)和植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)各9 屬，食真菌性線(xiàn)蟲(chóng)4屬，捕食/雜食性線(xiàn)蟲(chóng)5 屬 (表1)，以植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)占比最高(43.00%～57.33%)。不同處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)屬(＞10%)、常見(jiàn)屬(1%～10%)和稀有屬(＜1%)分布有所差異，螺旋屬為各處理共有優(yōu)勢(shì)屬(20.67%～39.33%)。除此之外，CK 處理的優(yōu)勢(shì)屬還包括擬麗突屬(10.33%)、艾普魯斯屬(11.00%)和絲尾墊刃屬(10.00%)；P60 處理優(yōu)勢(shì)屬還有擬麗突屬(11.00%)；P120 處理優(yōu)勢(shì)屬有艾普魯斯屬(10.00%)；P180 處理優(yōu)勢(shì)屬有中桿屬(10.00%)。土壤線(xiàn)蟲(chóng)總多度各處理間無(wú)顯著差異(圖1)，但是不同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群相對(duì)豐度在處理間差異顯著(圖1)，其中CK 和P60 處理食細(xì)菌性線(xiàn)蟲(chóng)相對(duì)豐度顯著高于P120 和P180；P60 處理食真菌性線(xiàn)蟲(chóng)相對(duì)豐度顯著低于其他處理；P180 處理植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)相對(duì)豐度顯著高于其他處理；P60和P120 處理雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng)相對(duì)豐度顯著高于CK和P180 處理。另外，P60 處理的線(xiàn)蟲(chóng)豐富度顯著高于其他處理(圖1)。

圖1 土壤線(xiàn)蟲(chóng)豐富度和多度Fig.1 The richness and abundance of soil nematodes

表1 土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落組成(%)Table 1 Composition of soil nematode community

主成分分析結(jié)果(圖2)表明，土壤線(xiàn)蟲(chóng)各營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群、Colonizer Persister (c-p) 類(lèi)群和總線(xiàn)蟲(chóng)群落的差異總解釋度均大于80%，且R＞0，說(shuō)明不同供磷素水平下土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)存在差異。ANOSIM檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，P 素添加顯著影響食微類(lèi)群、雜食/捕食類(lèi)群、c-p1～2 類(lèi)群和總線(xiàn)蟲(chóng)群落。

圖2 土壤線(xiàn)蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群、c-p 類(lèi)群和總線(xiàn)蟲(chóng)群落的PCA 分析Fig.2 PCA analysis of soil nematode trophic groups, c-p groups and total nematode communities

2.2 土壤線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)功能指數(shù)

土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落生態(tài)功能指數(shù)分析結(jié)果(表2)發(fā)現(xiàn)，除瓦斯樂(lè)卡指數(shù)(WI)之外，其余生態(tài)功能指數(shù)在各處理之間均存在顯著差異(P＜0.05)。P60 處理多樣性指數(shù)(H′)、線(xiàn)蟲(chóng)通路指數(shù)(NCR)和自由生活線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)(MI)均顯著高于其他處理(P＜0.05)，植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)與自由生活線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)比(PPI/MI)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(λ)顯著低于其它處理(P＜0.05)；P120 處理植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)(PPI)顯著高于其它處理(P＜0.05)。

表2 不同施磷水平下土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落指數(shù)Table 2 Soil nematode community indices as affected by P2O5 application rate

2.3 土壤線(xiàn)蟲(chóng)代謝足跡和區(qū)系分析

施磷量對(duì)雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng)代謝足跡(OPMF)有顯著影響，對(duì)其余各營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群代謝足跡均無(wú)顯著影響(圖3)。P60 處理的OPMF 顯著高于其他處理(P＜0.05)，P120 處理的OPMF 顯著高于CK。區(qū)系分析顯示(圖4)，CK 處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)分布在A(yíng)、B、C 三象限，P60、P120 和P180 處理均處于B 象限。土壤線(xiàn)蟲(chóng)功能足跡(菱形面積)表現(xiàn)為P60＞CK＞P180＞P120；土壤線(xiàn)蟲(chóng)富集指數(shù)(菱形中心位置)隨施P 素量增加而提高。

圖3 土壤線(xiàn)蟲(chóng)代謝足跡Fig.3 Metabolic footprint of soil nematodes

圖4 土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落區(qū)系分析Fig.4 Fauna analysis of soil nematode communities

2.4 不同生境對(duì)土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落物種的選擇性

施磷對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群和c-p 類(lèi)群具有選擇性(表3)，其中P60 處理除了食真菌類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)外，其余各類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)正選擇性物種比例大于負(fù)選擇性物種比例；P120 處理各類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)正選擇性物種比例大于負(fù)選擇性物種比例，且食細(xì)菌類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)負(fù)選擇性物種比例為零；P180 處理食細(xì)菌類(lèi)和植物寄生類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)的正選擇性物種比例和負(fù)選擇性物種比例均為零，雜食/捕食類(lèi)和c-p3～5 類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)負(fù)選擇性物種比例為零。食細(xì)菌類(lèi)、雜食/捕食類(lèi)和植物寄生類(lèi)表現(xiàn)為P60 處理正選擇性物種比例最大；食真菌類(lèi)表現(xiàn)為P180 處理正選擇性物種比例最大；c-p 類(lèi)群均表現(xiàn)為P60 處理正選擇性物種比例最大。

表3 線(xiàn)蟲(chóng)選擇性物種比例(%)Table 3 Proportion of selective species of nematodes

一般將土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落指示值大于0.6 的線(xiàn)蟲(chóng)屬作為指示物種[37-39]，在鑒定的27 個(gè)物種中，有9 個(gè)可以作為指示物種(表4)。P60 處理的指示物種有6個(gè)，分別為管咽屬(Aulolaimus)、板唇屬(Chiloplacus)、真頭葉屬(Eucephalobus)、莖屬(Ditylenchus)、劍線(xiàn)屬(Xiphinema)和Laimydorus；P120 處理指示物種只有3 個(gè)，分別是盆咽屬(Panagrolaimus)、短體屬(Pratylenchus)和Campydora，CK 和P180 處理無(wú)指示物種。

表4 不同處理中土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落指示屬及其物種指示值Table 4 Indicator genera and the indicated values (IndVal)of soil nematodes community in each treatment

2.5 土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性

表5 顯示，施磷量對(duì)土壤水分和全氮含量無(wú)顯著影響，但顯著提高了土壤中有機(jī)碳、全磷和速效磷含量。與CK 相比，P60 顯著提高了土壤有機(jī)碳、全磷和速效磷含量，而對(duì)pH 無(wú)顯著影響。P120 和P180 之間土壤有機(jī)碳、全磷和速效磷含量無(wú)顯著差異，但均顯著高于P60 處理，且P180 處理的pH 顯著低于CK 和P60 處理(P＜0.05)。

表5 不同施磷量下的土壤理化性質(zhì)Table 5 Soil physiochemical properties under different phosphorus treatments

線(xiàn)蟲(chóng)群落相對(duì)豐度和土壤理化因子相關(guān)性分析(圖5)表明，植物寄生類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)與pH (P＜0.01)呈顯著負(fù)相關(guān)；雜食/捕食類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)與全氮(P＜0.05)呈顯著正相關(guān)，單個(gè)土壤理化因子與食微線(xiàn)蟲(chóng)相關(guān)性均未達(dá)顯著水平, 說(shuō)明土壤食微線(xiàn)蟲(chóng)群落受到多種土壤理化性質(zhì)的共同影響。

圖5 土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落和理化性質(zhì)相關(guān)性分析Fig.5 Correlation analysis between soil nematode community and physical and chemical properties

3 討論

本研究結(jié)果表明長(zhǎng)期施磷對(duì)土壤線(xiàn)蟲(chóng)多度無(wú)顯著影響，但影響著土壤線(xiàn)蟲(chóng)多樣性、豐富度和群落組成，因?yàn)槭┝滓鹜寥览砘再|(zhì)變化，而不同線(xiàn)蟲(chóng)群落對(duì)環(huán)境具有物種選擇性亦即具有偏好或排斥性，導(dǎo)致土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落組成差異較大，進(jìn)一步的ANOSIM 檢驗(yàn)證實(shí)施磷顯著影響食細(xì)菌類(lèi)群、食真菌類(lèi)群、雜食/捕食類(lèi)群和c-p1～2 類(lèi)群線(xiàn)蟲(chóng)，這也驗(yàn)證了本研究假設(shè)。CK 處理無(wú)指示物種，而添加P 素后具有明顯的指示物種，這表明長(zhǎng)期P 素添加會(huì)改變土壤特定環(huán)境，線(xiàn)蟲(chóng)會(huì)尋找自己適合生存的地方，從而導(dǎo)致指示物種豐度在不同P 素處理間的差異。從營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群水平而言，磷素添加之后各營(yíng)養(yǎng)類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)正選擇物種比例大于負(fù)選擇性物種比例，P60處理食細(xì)菌類(lèi)、植物寄生類(lèi)和捕食/雜食類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)正選擇物種比例最大，P180 處理食細(xì)菌類(lèi)、植物寄生類(lèi)和捕食/雜食類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)正選擇物種比例最小。這說(shuō)明低濃度P 素可能更有利于食細(xì)菌類(lèi)、植物寄生類(lèi)和捕食/雜食類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)生活，尤其是管咽屬(Aulolaimus)、板唇屬(Chiloplacus)、真頭葉屬(Eucephalobus)、莖屬(Ditylenchus)、劍線(xiàn)屬(Xiphinema)和Laimydorus，而高濃度磷素不利于這類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)生存。這可能與高濃度磷素對(duì)土壤微生物的調(diào)控有關(guān)，高濃度P 素會(huì)抑制細(xì)菌群落的生長(zhǎng)代謝，從而降低細(xì)菌的代謝功能活性，使土壤中細(xì)菌數(shù)量減少[40]，因此食細(xì)菌性線(xiàn)蟲(chóng)的食物資源減少，所以食細(xì)菌性線(xiàn)蟲(chóng)比例有所降低。同樣，高濃度P 素既抑制紫花苜蓿生長(zhǎng)和葉片的光合能力，又抑制根瘤固氮能力，所以高濃度磷素不利于紫花苜蓿根系生長(zhǎng)[41]，更不利于植物寄生類(lèi)和捕食/雜食類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)生活。另外，對(duì)于食真菌類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)，P180處理正選擇物種比例最大，負(fù)選擇物種比例與P60和P120 處理無(wú)差異，這可能是因?yàn)楦邼舛攘姿貢?huì)導(dǎo)致土壤中真菌數(shù)量增加[42]，而真菌是食真菌性線(xiàn)蟲(chóng)的食物資源，所以食真菌性線(xiàn)蟲(chóng)比例有所增高。土壤線(xiàn)蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)群對(duì)土壤理化因子的響應(yīng)不一致，影響植物寄生類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)的主要理化因子為pH，因?yàn)橹参锛纳?lèi)線(xiàn)蟲(chóng)對(duì)土壤pH 的變化比其他類(lèi)群線(xiàn)蟲(chóng)更敏感[43]；影響捕食/雜食類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)的主要理化因子為全氮，這可能是因?yàn)橥寥谰€(xiàn)蟲(chóng)棲息環(huán)境偏好不同，食性不同以及生態(tài)位所導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)層次不同。

土壤線(xiàn)蟲(chóng)生態(tài)功能和代謝足跡發(fā)生變化主要是長(zhǎng)期P 素添加造成土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)差異所導(dǎo)致的。P60 處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)多樣性指數(shù)(H′)顯著高于其他處理，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(λ) 顯著低于其他處理，P180處理與之相反，這一結(jié)果與 Aerts 等[44]研究結(jié)果類(lèi)似，說(shuō)明適宜的磷素添加可以改善土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落多樣性，而過(guò)高濃度磷素則抑制土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落的多樣性。這可能是低濃度磷素能夠促進(jìn)紫花苜蓿根系生長(zhǎng)，來(lái)吸收土壤中更多有效磷，同時(shí)根系會(huì)產(chǎn)生分泌物使酸性磷酸酶活性增強(qiáng)，復(fù)雜的有機(jī)磷轉(zhuǎn)換為有效磷以適應(yīng)和改善低磷生長(zhǎng)環(huán)境[45]，同時(shí)根系分泌物中含有一種黃酮醇能夠促進(jìn)根瘤菌固氮能力和植物的生長(zhǎng)發(fā)育[46]。另外，根系分泌物會(huì)對(duì)土壤微生物產(chǎn)生影響，微生物多樣性進(jìn)一步影響線(xiàn)蟲(chóng)多樣性[47]，但二者明確的互作關(guān)系還有待后續(xù)聯(lián)合代謝組和基因組進(jìn)一步研究。盡管土壤線(xiàn)蟲(chóng)不直接以土壤C、N、P 素為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，但低濃度磷素(導(dǎo)致C/P 和N/P 升高)顯著增加了土壤線(xiàn)蟲(chóng)多樣性，因此化學(xué)計(jì)量比表征的土壤環(huán)境和土壤微生物的改變會(huì)間接影響土壤線(xiàn)蟲(chóng)可用資源多樣性[48]，最終影響土壤線(xiàn)蟲(chóng)多樣性。這可能是因?yàn)橥寥繡、N、P 素的循環(huán)不僅僅影響土壤食物網(wǎng)中的生物類(lèi)群，而且對(duì)植物群落和以植物作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的土壤生物的生長(zhǎng)、繁殖以及活動(dòng)也產(chǎn)生了較大影響。MI指數(shù)越大，PPI指數(shù)越小，表明土壤線(xiàn)蟲(chóng)的健康狀況越好，環(huán)境受干擾強(qiáng)度越小，線(xiàn)蟲(chóng)群落更為穩(wěn)定[49-50]。值得注意的是，磷素添加后PPI指數(shù)顯著增加，這可能是因?yàn)榱姿靥砑雍笤黾恿送寥鲤B(yǎng)分，有利于苜蓿根系生長(zhǎng)以及促進(jìn)植食性線(xiàn)蟲(chóng)繁殖，從而使PPI 指數(shù)升高；但P180處理PPI有所降低，可能是因?yàn)楦邼舛攘姿厥雇寥浪峄?，?duì)植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)造成了毒害作用使其數(shù)量減少[51]，特別是短體屬(c-p3)線(xiàn)蟲(chóng)缺失是植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)PPI降低的主要因素。但是，自由生活線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)MI隨磷素添加量的增加先升后降，這也直接導(dǎo)致P60 處理植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)與自由生活線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)比(PPI/MI) 顯著低于其他處理，說(shuō)明與P120 和P180 處理相比，P60 處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落受干擾程度顯著降低，有利于其線(xiàn)蟲(chóng)群落向成熟穩(wěn)定方向發(fā)展。

線(xiàn)蟲(chóng)代謝足跡能夠指示土壤食物網(wǎng)碳代謝途徑及其能流狀態(tài)[35]。本研究植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)代謝足跡大于食微線(xiàn)蟲(chóng)足跡，表明食物網(wǎng)中從植物通道進(jìn)入土壤的養(yǎng)分最多。進(jìn)一步的土壤線(xiàn)蟲(chóng)區(qū)系分析結(jié)果表明，CK 處理橫跨A、B、C 三象限，添加P 素處理均在B 象限，且土壤線(xiàn)蟲(chóng)富集指數(shù)(菱形中心位置)隨磷素添加量增加而提高，說(shuō)明P 素添加具有富集土壤養(yǎng)分和改善土壤環(huán)境效應(yīng)，使得土壤干擾程度降低，食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)更成熟穩(wěn)定。土壤線(xiàn)蟲(chóng)功能足跡表現(xiàn)為P60＞CK＞P180＞P120，說(shuō)明P60 處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落對(duì)碳的利用率更高，其對(duì)食物網(wǎng)的調(diào)控以及維持生境中被捕食者與捕食者種群間代謝平衡關(guān)系的能力最強(qiáng)，這與其較高的雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng)豐度有關(guān)。

4 結(jié)論

黃土高原半干旱區(qū)苜蓿地以植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)在數(shù)量上占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。施磷量提高了土壤有機(jī)碳、全磷、速效磷水平，而降低了土壤pH，引起土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能指數(shù)和雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng)代謝足跡的改變。隨著P 素添加量增加，植物寄生性線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)和線(xiàn)蟲(chóng)富集指數(shù)顯著增加，但低磷量顯著增加土壤線(xiàn)蟲(chóng)豐富度、多樣性指數(shù)、線(xiàn)蟲(chóng)通路指數(shù)和自由生活線(xiàn)蟲(chóng)成熟度指數(shù)。土壤線(xiàn)蟲(chóng)功能足跡表現(xiàn)為P60 處理高于其他處理，說(shuō)明P60 處理土壤線(xiàn)蟲(chóng)群落對(duì)碳的利用率更高，這與其較高的雜食/捕食性線(xiàn)蟲(chóng)豐度有關(guān)。因此，每3 年施用P 60 kg/hm2可以促進(jìn)土壤食物網(wǎng)向復(fù)雜穩(wěn)定方向發(fā)展，對(duì)于苜蓿人工草地的可持續(xù)利用具有積極意義。