庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落特征

洪毅，张伟东*，王雪峰，王诚楠

1. 辽宁师范大学生命科学学院，辽宁 大连 116021；2. 中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130102

庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落特征

洪毅1，张伟东1*，王雪峰2，王诚楠1

1. 辽宁师范大学生命科学学院，辽宁 大连 116021；2. 中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130102

分别于2013年5月、8月和11月对庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落分布进行调查，收集芦苇群落、狗尾草群落、圆柏群落、针叶松群落、柳树群落以及裸地土壤样本，采用淘洗-过筛-浅盘法提取土壤线虫，并应用线虫多样性指数和功能类群指数研究该区域土壤线虫群落的特征与差异。研究期间鉴定出44个属，共5895条土壤线虫。研究显示，线虫的生态指数与土壤理化指标呈显著相关，其中土壤pH值和盐度的影响最为显著，整体上呈显著负相关。不同土地利用方式下土壤线虫的群落结构均有所差异，圆柏群落样地pH值最小，且土壤线虫群落最丰富。圆柏、针叶松和柳树为人工种植的植被群落，具有相对稳定pH值，相较于其他3个群落盐度较低，所以线虫群落更加丰富。四大营养类群中捕食/杂食类群的比例高达50.6%，食真菌类群比例只有8.1%。有研究表明酸性土壤有利于食真菌线虫生长，而整个研究区域的pH在6.08～7.11之间，并不利于食真菌线虫生长。随着季节的变化，土壤线虫在夏季最多春季最少，分别约占总数的44.9%和23.0%。结果表明，不同季节和不同的土地利用方式对庄河口湿地土壤线虫群落有显著影响，其中不同植被所形成微环境中的pH值和盐度是影响线虫群落分布最主要的因素，为促进土壤生态系统健康发展提供科学依据。

土壤线虫；湿地；盐度；pH值；生态指数

土壤线虫是土壤生态系统的重要组分，具有营养类群丰富多样、世代周期较短的特点，是典型的水膜生物，能与外界环境直接作用，对于干扰条件的响应更灵敏（刘贝贝，2012），因此土壤线虫可以作为土壤健康的指示生物之一（Sochova等，2006）。目前，土壤线虫作为各种生态系统的土壤健康指示生物被广泛研究。例如，利用土壤线虫作施肥过程中土壤质量变化的生物学指标（胡诚等，2007）；在草地生态系统中，放牧草地土壤线虫数量明显减少，而且线虫的群落结构也受到一定影响（Bardgett等，1994）；黄河三角洲湿地油区和对照土壤线虫群落均呈空间聚集分布（王莹莹等，2011）。

本文通过对庄河口湿地土壤线虫群落特征展开调查和研究，来反映土壤线虫群落在不同土地利用方式下的数量、群落组成、多样性等的变化趋势和特征,进而反映其生存的土壤环境质量状况，为促进土壤生态系统健康发展提供科学依据，为庄河口湿地绿化保护提供方向。与此同时，湿地作为生物圈重要的系统，具有独特而高效益的综合性（吕宪国，2004）。湿地退化过程、机理、评价指标体系和湿地监测、恢复与重建研究是当前湿地退化研究的重点（韩大勇等，2012），栽种植物对人工湿地中氨氮和总氮的去除具有一定作用（杜刚等，2013）。因此，对庄河口湿地的调查研究不仅具有很高的经济价值，更具有重要的生态价值（肖柏辉，2005）。

1 研究地概况

庄河口湿地，位于辽宁省南部庄河市境内沿海区域，东临东港，西临普兰店，南临黄海，在庄河境内从东向西呈带状分布，由庄河、碧流河、英那河等多个河口湿地、潮间滩、咸水湖泊及盐滩所构成。作为鸟类南北迁徙的必经之路及繁殖、栖息的主要场所，庄河口湿地具有东北地区最南端丰富和多样的野生生物种类，并且有东方白鹳、丹顶鹤、黄嘴白鹭等国家一级保护鸟类，是世界濒危鸟类黑脸琵鹭在我国唯一繁殖地。并且，为了有效地保护湿地以及从建立湿地景观的角度出发，在湿地河岸上人工种植了圆柏、针叶松、柳树等不同类型的植被群落。

2 研究方法

2.1 样品采集

本研究按春、夏、秋三季采样3次，时间分别是2013年5月、8月和11月。土壤样本取自庄河口湿地上的芦苇群落（原生）、狗尾草群落、圆柏群落、针叶松群落、柳树群落和裸地区域六个样地。每个样地，沿海岸线取3个平行样点，样点之间距离5 m。去掉表层腐殖质，用取样铲挖取约500 g土壤样本，每个样点取上下2层土样，取样深度分别为0～10和10～20 cm，3个季节共取108份土样。将采集的土壤样品混匀并装入塑料袋中，贴好标签，带回实验室4 ℃保存，待进行土壤理化性质测定和线虫的分离。

2.2 土壤理化性质测定

土壤含水率测定采用烘干土法；pH值测定使用便携式pH值测定仪；土壤有机质测定用重铬酸钾-硫酸-比色法；土壤硝态氮的测定采用硝酸淀粉比色法；土壤速效磷的测定采用；土壤盐度的测定使用电导法。

2.3 土壤线虫的分离及鉴定

采用普通实验室分离提取线虫的方法：淘洗-过筛-浅盘法（Xie，2005）。线虫总数利用含水率折算成100 g干土中土壤线虫数量进行表征。用OLYMPUS显微镜对每个样中随机抽取的100条土壤线虫进行科属鉴定，分类鉴别主要参照和依据《中国土壤动物检索图鉴》（Yin，1998），本研究鉴定到属。

2.4 数据处理与计算

本研究主要用Excel 2003、PRIMER和SPSS17.0软件对实验数据进行处理分析。

2.4.1 通用指数计算

H'多样性指数(Diversity)：H'= –∑ni/N×ln(ni/N)（Shannon等，1949）；J均匀度指数(Evenness)：J=H′/lnS（Pielou，1975）；λ优势度指数(Dominance)：λ=∑Pi2（Simpson，1949）；TD营养多样性指数(Tropuic Diversity)：TD=1/∑Pi2（Heip等，1988）；SR丰富度指数(Richness)：SR=(S-1)/lnN（Yeates等，1997）。其中，ni是第i个类群的个体数，N是群落中所有类群的个体总数，Pi是第i类群的个体数占所有类群个体总数的比例，即ni/N，S是总的类群数。

2.4.2 功能类群指数计算

PPI(Plant Parasite Index)：植物寄生线虫成为植物寄生线虫成熟指数，MMI：总成熟度指数；

其中，cpi是非植物寄生性(或植物寄生性)土壤线虫第i类群c-p值，n是非植物寄生性(或植物寄生性)土壤线虫类群数，Pi是非植物寄生性(或植物寄生性)土壤线虫第i类群的个体数占群落总个体数的比例；WI（Wasilewska index）=（FF+BF）/PP（Wasilewska，1991），其中，FF是食真菌类群的线虫数量，PP：植物寄生性线虫的数量，BF是食细菌类群的线虫数量；Ferris（Ferris等，2001；Ferris等，2003）等提出营养类群指数，其中SI结构指数（Structure index）=100×s/(s+b)，b是食细菌线虫占所捕获线虫总数的相对多度，f是食真菌线虫占所捕获线虫总数的相对多度。

3 结果与分析

3.1 土样理化性质

如表1所示，6个样地的pH大小依次是：裸地＞狗尾草＞芦苇＞柳树＞针叶松＞圆柏。芦苇群落和裸地的盐度要大于其他4个群落，存在显著差异。

3.2 土壤线虫群落组成

本研究期间共鉴定出5895条土壤线虫，44个属。如表2所示，芦苇群落共有线虫312条，33属；狗尾草群落共有线虫367条，40属；圆柏群落共有线虫2206条，40属；针叶松群落共有线虫1401条，34属；柳树群落共有线虫1295条，36属；裸地共有线虫314条，26属。这6个样地的共同优势属是前矛线属（Prodorylaimus）。按食物的来源，线虫分为4个营养类群，即食细菌线虫（BF）、食真菌线虫（FF）、植物寄生线虫（PP）和捕食/杂食类群（OP）。如表2中在被研究6个采样点中，捕食/杂食类群（OP）的比例最高，食真菌类群(FF)的比例最低。

表1 不同植被类型样地土壤理化性质Table 1 Soilproperties of different restoration types of vegetation

表2 不同植被样地土壤线虫群组成Table 2 Composition of soil nematode communities in different experimental sites

3.3 土壤线虫群落的季节动态

如图1所示，在不同季节土壤线虫平均密度表现为夏季＞秋季＞春季，这一现象在圆柏群落尤为突出。从总体来看，圆柏、针叶松和柳树群落在春夏秋3个季节的土壤线虫平均密度均高于其他3个群落。

3.4 土壤线虫群落多样性和生态指数

图1 不同季节不同植被土壤线虫密度分布Fig. 1 Distribution of the individual density of nematodes under different vegetation in different seasons

如表3所示，夏季裸地属数(S)最少，秋季圆柏群落最多；夏季的优势度指数(λ)最大，春季最小；多样性指数(H’)在春季狗尾草群落最大，在夏季的狗尾草群落中最小；丰富度指数(SR)在不同季节的变化情况是秋季＞春季＞夏季；营养多样性指数(TD)最小值出现在夏季针叶松群落，最大值出现在秋季圆柏群落。WI值在每个样地的不同季节的平均值均大于1，说明各样地的土壤健康状况良好。芦苇样地的f/b值最大，表明该样地的微生植物群落的结构最丰富，这与芦苇样地是原生样地，未受人为干扰有关。MI值在裸地最小，PPI/MI值在裸地最大，说明裸地土壤生态系统受干扰程度最大，这与预期的结果是相一致的。SI的值在针叶松群落最大，这表明针叶松群落的生态系统最健康，最好调节。

从表4可知，季节对线虫属数(S)、多样性指数(H’)、丰富度指数(SR)和营养多样性指数(TD)有极显著影响，植被对线虫数量(N)、结构指数(SI)有显著影响，季节和植被共同作用下对丰富度指数(SR)和营养多样性指数(TD)有极显著影响。

3.5 土壤线虫与土壤理化性质的相关性

由表5可以看出，土壤理化性质中，pH值和盐度与线虫群落的相关性最明显，它们均与线虫属数(S)、非植物寄生线虫成熟度指数(MI)、结构指数(SI)、捕食/杂食线虫比例呈显著负相关，与均与度指数(J’)、食细菌线虫比例呈显著正相关，盐度还与植物寄生线虫成熟度指数(PPI)呈显著负相关。

表3 不同样地土壤线虫群落多样性和生态指数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节对土壤线虫群落多样性和生态指数的影响Table 4 Effect of different land use types and seasons on diversity and ecological indices of soil nematodes

表5 土壤线虫指数与土壤理化性质的相关性Table 5 Correlation coefficients between community indices of nematodes and soil component

4 讨论

本研究共鉴定出土壤线虫44个属。狗尾草群落和圆柏群落属的种类最多，说明这2个植被样地的类群多样性更加丰富。Prodorylaimus是每个样地的优势属，可以作为所研究的整个湿地的优势属。此外，不同植被群落覆盖下的其他线虫优势属表现出一定的差异性，这可能与不同植被样地的营养成分、土壤食物网结构、凋落物种类以及受干扰程度不同有关（肖笃宁，2001）。四大营养类群中，捕食/杂食类群的比例最高，主要表现在针叶松群落，结果也显示出针叶松群落的SI值最大，生态系统最健康；食真菌类群比例最小，这与研究区域土壤的pH值有关，酸性土壤有利于食真菌线虫生长，而整个研究区域的pH在6.08～7.11之间，并不利于食真菌线虫生长（吕莹，2012）。

线虫对季节变化的响应主要是在不同植被覆盖下，土壤形成的微环境中的温度、湿度、食物供应、种群内捕食竞争等综合作用所决定的（肖笃宁，2001）。本实验中，不同季节土壤线虫平均密度表现为夏季＞秋季＞春季，夏季的c-p1类群比例平均值最高，即耐受种在夏季最多，可以说明土壤线虫数量在夏季最高这一现象。此外，这一现象与该地区不同季节的温度、降雨量等特征相关联。

在不同的土地利用方式下，土壤的理化性质对线虫的多样性指数和功能类群指数存在着不同程度影响，其中土壤pH值和盐度的影响最为显著，整体上呈显著负相关，Wall（2002）等研究也验证了这一结论。其中裸地样地的pH值最大，地表裸露，蒸发作用增强，使溶于地下水的盐碱随毛管作用上升，土壤盐碱化加重，同时由于凋落物的减少或消失，也会使其分解产物有机质和有机酸含量下降，从而使土壤碱性增强（吴东辉等，2008），导致线虫群落丰富度低。除此之外，柳树、针叶松和圆柏作为人工种植的植被群落具有相对稳定pH值，线虫群落更加丰富。

5 结论

通过研究调查得出，庄河口湿地不同土地利用方式下，土壤线虫群落显著特征是与土壤pH值和盐度呈负相关。在不同季节中，土壤线虫群落数量表现为夏季＞秋季＞春季。因此，合理的调节和控制庄河口湿地土壤的pH值和可溶性盐分含量，将有利于线虫群落的线虫的生长繁殖，进一步促进湿地土壤环境的健康，能够更加有效的保护湿地土壤环境。

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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，张伟东，王雪峰，王诚楠. 庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落特征[J]. 生态环境学报, 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.

国家自然科学基金项目（41201245）；中国博士后科学基金项目

洪毅（1991年生），女（满族），研究方向为环境生物学。E-mail: hy20080119@126.com

*通信作者：张伟东（1964年生），男，教授，博士，研究方向为恢复生态学、生态规划与环境规划。E-mail: zhangweidong64@aliyun.com

2014-08-28