矿区排土场植被恢复方式对土壤非植物寄生线虫种类及数量的影响

陈 璐，海 棠

(内蒙古农业大学草原与资源环境学院，草地资源教育部重点实验室，农业农村部饲草栽培、加工与高效利用重点实验室， 内蒙古自治区草地管理与利用重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010019)

锡林郭勒草原是我国北方重要的生态屏障，近年来，露天煤矿的开采直接造成其地表植被破坏，加剧了草原水土流失〔1，2，3〕。露天煤矿开采会产生大量的固体废弃剥离物，这些剥离物露天堆放于草原上而形成的排±场，占压草原，破坏草原地表植被，导致矿区水土流失加剧〔4，5，6〕，使原本脆弱的草原生态系统的进一步恶化。这些问题已引起学者们的高度关注〔7，8〕，矿区生态修复已成为生态学研究的热点问题之一〔7，8，9〕。

锡林郭勒露天煤矿在开采的同时，也进行着矿区植被恢复工作，但矿区恢复程度如何？需要我们去评价，需要找出最敏感的评价指标。以往矿区土壤健康评价指标主要用植物种类、土壤理化性质、土壤微生物量、土壤微生物类群、土壤重金属等方面，缺乏土壤动物方面指标的研究〔10，11，12〕。

土壤动物是陆地生态系统不可缺少的要素之一，在草地放牧、施肥等不同干扰方式的土壤扰动、修复及土壤健康评价中，都把土壤线虫作为草地土壤评价的生物指标之一〔13，14，15，16〕。那么，土壤小型动物-线虫是否可以成为指示矿区排土场土壤健康评价的敏感指标之一？需要我们去探索和研究，也有必要且必须从土壤动物角度去研究评价矿区排土场土壤的恢复状况。

非植物寄生线虫是土壤中的有益线虫，主要包括食细菌线虫、食真菌线虫及杂食捕食类线虫，参与土壤有机质的矿化。食细菌线虫、捕食性线虫直接和间接的贡献了8%～19%的氮矿化。因此土壤中食细菌线虫、食真菌线虫的比例影响土壤矿化氮的含量，从而影响土壤健康〔14〕。

研究矿区不同恢复方式下土壤非植物寄生线虫的种类、数量、优势度等作为评价指标，评价排土场的土壤恢复状况，为以土壤线虫来评价矿区排土场的植被恢复过程提供理论依据。

1 研究区自然概况

1.1 试验地点

锡林郭勒胜利煤田西一号露天矿南排土场。排土场平均相对高度为32m，平均坡度43°，呈阶梯形状，共分为4个坡面3个平台；其平台比较平坦，地势高差3.5m。

1.2 排土场植被恢复方式

排土场植被恢复方式如表1所示。

表1 排土场植被恢复方式

注：“生物芭”是由枯条、沙棘、沙柳等生物质材料编制成的网格状矩形篱笆，是针对矿土排坡度大、土质疏松、土壤贫疮，且气候常年干旱等因素，在生态治理中采用的一种护坡绿化的新型生物质材料。前已在露天煤矿排土场边坡植被恢复中大量使用。

1.3 取样方法

在每种处理样地内以Z字型取样，取10个样点，取样深度0～10cm、10～20cm，将10个样点同一土层的土混在一起，从中取200克土分离线虫。

1.4 线虫分离方法

土样采用改良贝曼浅盘法分离线虫，参照线虫分类检索图将线虫鉴定到属，在光学显微镜下将土壤线虫分类。在光学显微镜下进行科属鉴定。根据线虫的取食习性和食道特征可将其划分为食细菌线虫、食真菌线虫、和捕食、杂食线虫等3个类群。

本硏究所做实验数据用Excel 2010软件做计算、列表、作图。数据分析时采用SAS分析软件进行方差分析。

2 结果分析

2.1 矿区排土场不同恢复方式对非植物寄生线虫种类(属)及优势度的影响

试验区共分离到37属线虫。植被恢复区0～10、10～20cm处土壤中，头叶属(Cephalobus)、真头叶属(Eucephalobus)、拟丽突属(Acrobeloides)、板唇属(Chiloplacus)、鹿角唇属(Cervidellus)、滑刃属(Aphelenchoides)、真滑刃属(Aphelenchus)、伪垫刃属(Nothotylenchus)、孔咽属(Aporcelaimus)普遍存在，而4年种植恢复区及8年种植恢复区中出现了中杆属(Mesorhabditis)、小杆属(Rhabditis)、丽突属(Acrobeles)、绕线属(Chrysonema)、角绕线属(Ceraloplectus)、似绕线属(Anaplectus)、伪垫刃属(Nothotylenchus)、螯属(Pungentus)、垫咽属(Tylencholaimus)、大矛属(Enchodelus)、真矛线属(Eudorylaimus)、盘咽属(Discolaimus)、细齿属(Leptonchus)，而无恢复区没有出现(表1)，说明矿区排土场植被恢复方式影响矿区排土场的土壤线虫种类组成。

表2 不同恢复方式对非植物寄生线虫种类(属)及优势度

注1：各类群数量优势度的划分: 个体数占总捕获量 10%以上者为优势类群(+++) ,个体数占总捕获量1%～10%为常见类群(++) ,个体数占总捕获量 1%以下为稀有类群(+)。

注2：“-”代表没有分离到线虫。

2.2 矿区排土场不同恢复方式非植物寄生线虫优势属及属数的变化

2.2.1 优势属的变化

0～10cm深度的土壤中，恢复4年的非植物寄生线虫优势属种类有：拟丽突属(Acrobeloides)、板唇属(Chiloplacus)、鹿角唇属(Cervidellus)、丽突属(Acrobeles)；恢复8年的非植物寄生线虫优势属种类有：真滑刃属(Aphelenchus)、孔咽属(Aporcelaimus)、真矛线属(Eudorylaimus)；天然草地的非植物寄生线虫优势属种类有：拟丽突属(Acrobeloides)、鹿角唇属(Cervidellus)、真滑刃属(Aphelenchus)；无恢复区的非植物寄生线虫优势属种类有：拟丽突属(Acrobeloides)、真滑刃属(Aphelenchus)。

10～20cm深度的土壤中，恢复4年区非植物寄生线虫优势属种类有：拟丽突属(Acrobeloides)、丽突属(Acrobeles)；恢复8年区优势属种类有：拟丽突属(Acrobeloides)、鹿角唇属(Cervidellus)、孔咽属(Aporcelaimus)；天然草地优势属种类有：鹿角唇属(Cervidellus)；无恢复区优势属种类有：拟丽突属(Acrobeloides)。

0～10cm土层中恢复4年、恢复8年及天然草地的优势属数均为3个，而无恢复区为2个。10～20cm土层中恢复8年区优势属为3个，而恢复4年区优势属为2个，天然草地及无恢复区优势属分别为1个。植被恢复过程方式增加了不同土层土壤线虫优势属的数量(表1)。

2.2.2 属数的变化

0～10cm：矿区排土场无恢复措施的非植物寄生线虫属数为12属，恢复4年的非植物寄生线虫属数为26属，恢复7年的非植物寄生线虫属数为20属，天然草地的非植物寄生线虫属数为19属。采取恢复措施的矿区排土场非植物寄生线虫属数高于没有采取恢复措施区(图1)。

10～20cm：无恢复措施的非植物寄生线虫属数为10属，恢复4年的非植物寄生线虫属数为19属，恢复7年的非植物寄生线虫属数为24属，天然草地的非植物寄生线虫属数为16属。采取恢复措施的矿区排土场的非植物寄生线虫属数显著高于无恢复措施的排土场非植物寄生线虫属数，而且采取恢复措施的非植物寄生线虫属数，在10～20cm深度的土层中，属数变化幅度小(图1)。

而通过对比同一恢复方式的不同土层，0～10cm土层的非植物寄生线虫属数要高于10～20cm土层的非植物寄生线虫属数。其中无恢复措施的非植物寄生线虫属数变化尤为明显。

2.3 矿区排土场不同恢复方式非植物寄生线虫数量的变化

在0～10cm土层，无恢复措施的矿区排土场非植物寄生线虫总数量为60.65条/100g干土，恢复4年的非植物寄生线虫数量为88.65条/100g干土，恢复8年的非植物寄生线虫数量为90.99条/100g干土，而天然草地的非植物寄生线虫数量为70.70条/100g干土。恢复4年、恢复8年、天然草地非植物寄生线虫数量显著高于无恢复区(P<0.05)(图2)。

在10～20cm土层，无恢复措施的矿区排土场非植物寄生线虫总数量为40.7条/100g干土，恢复4年的非植物寄生线虫数量为62.33条/100g干土，恢复8年的非植物寄生线虫数量为90.63条/100g干土，而天然草地的植物寄生线虫数量为52.98条/100g干土。具有恢复措施的矿区排土场的非植物寄生线虫数量显著高于无恢复措施的矿区排土场非植物寄生线虫数量(P<0.05)(图2)。

2.4 矿区排土场不同恢复方式非植物寄生线虫cp值的变化

土壤线虫cp值体现线虫的生活史对策。从矿区排土场不同的恢复方式非植物寄生线虫种类cp值的变化来看，主要是cp值为2和4的线虫。cp值为4的垫咽属、瘤咽属、细齿属、大矛属、真矛属线虫出现在植被恢复区及天然草地，而无恢复区未出现。cp值为3的类隐咽属(Paraphanolaimus)只出现在了天然草地中。而天然草地有cp1、cp2、cp3、cp4、cp5类群线虫，而无恢复区只有cp1、cp2、cp5类群线虫。说明天然草地的土壤线虫cp值种类是完整的，其次为植被恢复区，最不完整的为无恢复区(图3)。

3 讨论

学者们认为土壤线虫种类及数量与地上植物有密切的关系〔16〕，本研究中植被恢复区土壤线虫种类及数量高于无恢复区，4年种植恢复区及8年种植恢复区中出现了中杆属(Mesorhabditis)、小杆属(Rhabditis)、丽突属(Acrobeles)、绕线属(Chrysonema)、角绕线属(Ceraloplectus)、似绕线属(Anaplectus)、伪垫刃属(Nothotylenchus)、螯属(Pungentus)、垫咽属(Tylencholaimus)、大矛属(Enchodelus)、真矛线属(Eudorylaimus)、盘咽属(Discolaimus)、细齿属(Leptonchus)线虫，而无恢复区没有出现。恢复区出现的线虫多数为食细菌线虫，吴纪华等认为，食细菌线虫和食真菌线虫都有助于土壤氮素等养分矿化,从而促进植物生长〔14〕。种植豆科植物可以增加土壤微生物生物量，微生物量的增加促进了食细菌线虫的增长〔17〕。

恢复4年区和恢复8年区新出现了cp值为4的线虫，表明植被恢复能够逐渐改善土壤线虫结构的完整性。矿区排土场试验区0～10cm土壤线虫数量高于10～20cm处，具有聚表型。

4 结论

(1)矿区排土场不同恢复方式影响非植物寄生线虫种类及数量，植被恢复区土壤线虫种类、数量高于无恢复区，种植植物使矿区排土场的土壤线虫种类及数量增加。

(2)矿区排土场不同恢复方式影响非植物寄生线虫优势属种类及数量。0～10cm土层中，恢复4年、恢复8年及天然草地的优势属数均为3个，而无恢复区为2个。10～20cm土层中，恢复8年区优势属为3个，而恢复4年区优势属为2个，天然草地及无恢复区优势属分别为1个。

(3)矿区排土场种植植物恢复区出现土壤线虫cp值为4的线虫，而无恢复区没有此类线虫