宁夏枸杞具有很高的药用价值和营养价值,在宁夏大面积种植,带来了巨大的经济效益.研究不同条件下宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征,对防止枸杞园土壤退化具有重要意义.以宁夏枸杞之乡——中宁为研究区,系统分析了季节、树龄和土层对枸杞根际土壤线虫数量和生态指数的影响.结果表明: 夏季宁夏枸杞根际土壤线虫数量最多,小杆属和拟丽突属为优势属;春季线虫数量最少,小杆属、针属和盘旋属为优势属;从春季到秋季,线虫稀有属种类和个体密度逐渐减少.随着树龄的增加,夏季根际土壤线虫总数逐渐减少;春季和秋季枸杞根际线虫总数先增加后减少,其中9年树龄根际土壤线虫总数最多.各树龄根际均为食细菌线虫所占比例最大,食真菌线虫和捕食杂食类线虫比例很小,树龄<3年和>9年时植物寄生线虫比例相对较大.夏季枸杞根际20~40 cm比0~20 cm土壤线虫数量增加49.4%.随着树龄的增加,枸杞根际土壤线虫多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均呈减小增大减小的趋势,而优势度指数先减小后增大.土壤pH值与土壤线虫优势度指数呈显著正相关;土壤有机质和速效磷与植物寄生线虫分别呈显著正相关和负相关;土壤碱解氮与线虫总数呈显著正相关;速效钾与线虫多个生态指数均呈显著负相关.整体上,随着树龄的增加,春季和秋季土壤线虫数量先增加后减少,夏季土壤线虫数量呈逐渐减少的趋势;线虫多样性下降,土壤逐渐退化.此外,在幼林和树龄>9年后需要抑制土壤植物寄生线虫的繁殖,以减少后期因线虫引起的病害.
Lycium barbarum (Solanaceae) is an important Chinese herbal medicine and tonic species, having great contribution to local economic growth in Ningxia. It is important to study the rhizosphere nematode community structure at different conditions to prevent soil degradation of L. barbarum. The objective of this study was to determine the effect of seasonal changes, planting age and soil layers on soil nematodes community structure. The research was based on Zhongning County, where L. barbarum originated. The results showed that the abundance of soil nematode in summer was the highest and Rhabditidae and Acrobeloides were the dominant genera; the abundance of nematode in spring was significantly less than that in summer and in autumn; Rhabditidae, Pararotylenchus and Rotylenchus were the dominant genera in spring. The type and quantity of rare genera decreased gradually from spring to autumn. The abundance of nematode was increased then decreased in spring and autumn. The abundance of nematode gradually decreased with the planting age in summer. The proportion of bacterivores was the highest, and fungivorous nematodes and predatorsomnivores had the lowest abundance. Plant parasites nematode was relatively higher at young and over 9-year stages. The abundance of nematode in 20-40 cm soil layer was 49.4% higher than that in 0-20 cm soil layer in summer. With the increase of planting age, Shannon diversity index (H), evenness index and richness index of nematode were in a decreasedincreaseddecreased pattern of change, and dominance index decreased then increased. There was significant positive correlation between soil pH and dominance index in summer. Organic matter was significantly positively correlated while available P was negatively correlated with plant parasites nematodes. Alkalihydrolyzable N was significantly positively correlated with abundance of nematode, while available K and many nematode indexes were significantly negatively correlated. On the whole, the abundance of nematode had an increaseddecreased tendency with the increasing of planting age in spring and autumn, while the abundance of nematode decreased in summer and diversity of nematode community decreased, gradually. In addition, the reproduction of plant parasites nematodes should be inhibited at young and over 9-years to ensure the L. barbarum live through the following periods.
全 文 :宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征
张俊华1∗ 郑国琦2
( 1宁夏大学环境工程研究院, 银川 750021; 2宁夏大学生命科学学院, 银川 750021)
摘 要 宁夏枸杞具有很高的药用价值和营养价值,在宁夏大面积种植,带来了巨大的经济
效益.研究不同条件下宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征,对防止枸杞园土壤退化具有重要意
义.以宁夏枸杞之乡———中宁为研究区,系统分析了季节、树龄和土层对枸杞根际土壤线虫数
量和生态指数的影响.结果表明: 夏季宁夏枸杞根际土壤线虫数量最多,小杆属和拟丽突属为
优势属;春季线虫数量最少,小杆属、针属和盘旋属为优势属;从春季到秋季,线虫稀有属种类
和个体密度逐渐减少.随着树龄的增加,夏季根际土壤线虫总数逐渐减少;春季和秋季枸杞根
际线虫总数先增加后减少,其中 9年树龄根际土壤线虫总数最多.各树龄根际均为食细菌线虫
所占比例最大,食真菌线虫和捕食⁃杂食类线虫比例很小,树龄<3 年和>9 年时植物寄生线虫
比例相对较大.夏季枸杞根际 20~40 cm比 0~20 cm土壤线虫数量增加 49.4%.随着树龄的增
加,枸杞根际土壤线虫多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均呈减小⁃增大⁃减小的趋势,而
优势度指数先减小后增大.土壤 pH值与土壤线虫优势度指数呈显著正相关;土壤有机质和速
效磷与植物寄生线虫分别呈显著正相关和负相关;土壤碱解氮与线虫总数呈显著正相关;速
效钾与线虫多个生态指数均呈显著负相关.整体上,随着树龄的增加,春季和秋季土壤线虫数
量先增加后减少,夏季土壤线虫数量呈逐渐减少的趋势;线虫多样性下降,土壤逐渐退化.此
外,在幼林和树龄>9年后需要抑制土壤植物寄生线虫的繁殖,以减少后期因线虫引起的病害.
关键词 宁夏枸杞; 根际; 线虫群落特征; 树龄; 土壤理化性状
本文由国家自然科学基金项目(41261080)和国家科技支撑计划项目(2013BAC02B04,2013BAC02B03)资助 This work was supported by the
National Natural Science Foundation of China ( 41261080) and the National Science & Technology Pillar Program of China ( 2013BAC02B04,
2013BAC02B03).
2015⁃10⁃12 Received, 2016⁃02⁃29 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: zhangjunhua728@ 163.com
Soil nematode community structure in the rhizosphere of Lycium barbarum. ZHANG Jun⁃
hua1∗, ZHENG Guo⁃qi2 ( 1 Institute of Environmental Engineering, Ningxia University, Yinchuan
750021, China; 2School of Life Science, Ningxia University, Yinchuan 750021, China) .
Abstract: Lycium barbarum (Solanaceae) is an important Chinese herbal medicine and tonic spe⁃
cies, having great contribution to local economic growth in Ningxia. It is important to study the rhi⁃
zosphere nematode community structure at different conditions to prevent soil degradation of L. bar⁃
barum. The objective of this study was to determine the effect of seasonal changes, planting age and
soil layers on soil nematodes community structure. The research was based on Zhongning County,
where L. barbarum originated. The results showed that the abundance of soil nematode in summer
was the highest and Rhabditidae and Acrobeloides were the dominant genera; the abundance of nem⁃
atode in spring was significantly less than that in summer and in autumn; Rhabditidae, Pararotylen⁃
chus and Rotylenchus were the dominant genera in spring. The type and quantity of rare genera de⁃
creased gradually from spring to autumn. The abundance of nematode was increased then decreased
in spring and autumn. The abundance of nematode gradually decreased with the planting age in
summer. The proportion of bacterivores was the highest, and fungivorous nematodes and predators⁃
omnivores had the lowest abundance. Plant parasites nematode was relatively higher at young and
over 9⁃year stages. The abundance of nematode in 20-40 cm soil layer was 49.4% higher than that
in 0-20 cm soil layer in summer. With the increase of planting age, Shannon diversity index (H),
应 用 生 态 学 报 2016年 5月 第 27卷 第 5期 http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2016, 27(5): 1647-1656 DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201605.040
evenness index and richness index of nematode were in a decreased⁃increased⁃decreased pattern of
change, and dominance index decreased then increased. There was significant positive correlation
between soil pH and dominance index in summer. Organic matter was significantly positively corre⁃
lated while available P was negatively correlated with plant parasites nematodes. Alkali⁃hydrolyzable
N was significantly positively correlated with abundance of nematode, while available K and many
nematode indexes were significantly negatively correlated. On the whole, the abundance of nematode
had an increased⁃decreased tendency with the increasing of planting age in spring and autumn,
while the abundance of nematode decreased in summer and diversity of nematode community de⁃
creased, gradually. In addition, the reproduction of plant parasites nematodes should be inhibited at
young and over 9⁃years to ensure the L. barbarum live through the following periods.
Key words: Lycium barbarum; rhizosphere; nematode community structure; planting age; soil
physicochemical characteristics.
线虫在各类土壤中普遍存在,其群落生物多样
性高,占据了土壤食物链的中心位置,被看作是最重
要的评价土壤质量变化的敏感指示生物之一[1] .土
壤线虫的分布和丰富度决定于植物种类、土壤类型、
肥力、植物生长时间、凋落物厚度及其管理等因
素[2-3] .在木本植物根际土壤中,树龄和土层对土壤
线虫群落组成和结构有显著影响[1],且不同树种不
同树龄具有特定的土壤线虫群落[4] .孙晓铭等[5]研
究指出,幼龄树根围土壤线虫群落多样性指数和均
匀度指数均高于老龄树,而优势度指数正相反;植物
线虫更易于侵袭幼龄树,线虫数量随土层加深而增
加.但 Panesar等[6]发现,幼龄花旗松土壤线虫丰富
度最低,而老龄树最高,但线虫数量幼龄树高于老龄
树;土层间线虫群落差异大于树龄间群落差异.也有
研究探明,随着树龄的增加,土壤缓步纲、轮虫、植物
寄生线虫和线蚓科(Enchytraeidae)数量增加,幼龄
树以食细菌线虫和食真菌线虫为主,植物寄生线虫
很少[7-8];中龄林土壤线虫类属具有最高的土壤丰
富度和多样性[1,7],Biederman 等[9]研究发现,树木
生长超过一定年限后土壤线虫均匀度急剧下降,线
虫种群趋向单一化,土壤线虫营养类群的多样性较
低.但也有学者指出,有些土壤线虫种属不受树龄的
影响[4] .土壤线虫数量随季节变化也会发生明显波
动[10-11] .Li等[12]指出,除生长时间和季节外,在环境
温度、养分、电导率和降水等条件中,气温是相对影
响最大的因素. Ito 等[13]指出,气候和土壤因子对土
壤线虫群落的影响分别为 17.3%和24.7%.此外,土
壤孔隙度、pH 值、含水量、土壤肥力、施肥方式和耕
作制度都会影响土壤线虫群落结构[14-16] .
宁夏枸杞(Lycium barbarum)为茄科枸杞属多年
生落叶灌木.现代医学、营养学和药理学研究发现,
枸杞果、叶、根中都含有人体所需的多糖、氨基酸、维
生素、微量元素等,具有极高的药用价值和营养价
值.因独特的地理气候条件,宁夏成为枸杞原产地和
生长最佳生态区,枸杞已被宁夏回族自治区政府列
为支柱产业.为了追求高产,农民大量使用化肥和农
药,导致枸杞生长约 10 年后产量和品质明显下降,
迫使农民将枸杞树砍伐,造成巨大的经济损失.目前
对枸杞植株病虫害和土壤节肢动物已有研究[17-18],
而对枸杞土壤线虫群落的研究还鲜见报道.土壤线
虫的种群结构可反映土壤的健康状况,如土壤有机
质含量、土壤扰动程度等[19] .了解特定生态系统中
土壤线虫群落状况,就可以采取相应的措施来防治
或延缓土壤退化[20] .本文从群落生态学角度对枸杞
根际土壤线虫群落的组成和结构、动态变化规律进
行系统研究,探讨不同季节、土层和树龄枸杞根际土
壤线虫群落的结构、功能和定位,为防止枸杞园土壤
退化及枸杞产业的可持续利用提供科学依据.
1 研究区域与研究方法
1 1 研究区概况
宁夏回族自治区中卫市中宁县,位于 36°49′—
37°47′ N,105°15′—106°05′ E,是中国枸杞之乡,也
是宁夏枸杞的主产区.该地区年平均气温 9.5 ℃,降
水 202.1 mm,日平均气温≥10 ℃的天数约 170 d,积
温 3200~3300 ℃ .本研究在中宁县宁安镇南桥村分
别选择树龄分别为当年( <1 年)、3、6、9 和 12 年枸
杞地各 3块,共 15块地.该地区土壤以灌淤土为主,
质地为砂壤土.研究区 0 ~ 20 cm 根际土壤 pH 值为
7 02~7.67,20~40 cm 为 6.87 ~ 7.97;0 ~ 20 cm 根际
土壤电导率(EC)为 170~3261 μS·cm-1,20~40 cm
为 158~2235 μS·cm-1 .
研究区枸杞分属于不同农户,施肥、灌溉等管理
措施都为个体行为,所以施肥量、除草、翻地等措施
8461 应 用 生 态 学 报 27卷
不尽相同.农民每年灌水 3~4次,翻地 1~2 次,除草
4~5次,采摘 8~10次;施用化肥平均 2次(多在春季
和秋季),一般施用二铵、史丹利(N ∶ P2O5 ∶ K2O =
18 ∶ 18 ∶ 18)、复合肥(N ∶ P 2O5 ∶ K2O= 26 ∶ 20 ∶ 21
或 N ∶ P 2 O5 ∶ K2 O = 26 ∶ 0 ∶ 21 等)、复混肥
(N ∶ P 2O5 ∶ K2O = 20 ∶ 5 ∶ 23 等)、尿素、枸杞专用
肥(N+P 2O5+K2O≥12%)等,有机肥则一般为农户
自家养殖家禽 (主要是鸡)或家畜 (主要是羊和
猪)的厩肥,由于户主和枸杞树龄不同,化肥施
用量 3000~8400 kg · hm-2,平均施用量为 6327
kg·hm-2;约 50%的农户只施化肥而不施农家肥,施
用农家肥的地块平均施用量为 15000 kg·hm-2;喷
洒农药为集体行为,每年喷洒 8~11 次,农药为啶虫
脒、达螨净、木虱灵、毒死蜱等,每次每种农药各
1500 mL·hm-2,按要求稀释后喷洒树冠.
1 2 样品采集
分别于春季(枸杞展叶期,4月 26日)、夏季(盛
果期,7月 14日)和秋季末期(落叶期,10 月 25 日)
采集土壤样品.每块地中按 S 形选择 9 株枸杞树,在
树冠投影范围内,先去除表层枯枝落叶后,在表层
(0~20 cm)和亚表层(20 ~ 40 cm)取其根际土壤挖
取具有完整根系的土体,先轻轻抖落大块不含根系
的土壤,然后用力将根表面附着的土壤全部抖落下
来,获得根际土壤.每块地 9 株枸杞分别分层采样,
然后将同一地块相同层次的土壤充分混匀,将新鲜
土样分成 2份,一份低温冷藏带回实验室,在-20 ℃
下冷冻保存,用于土壤含水量测定和土壤线虫的分
离和鉴定,另一份带回室内风干用于测定土壤 pH、
EC、有机质和速效养分.
1 3 测定方法
1 3 1土壤样品理化性状测定 土壤 pH 值采用酸
度计法;电导率采用电导法;有机质采用外加热法;
碱解氮采用碱解扩散法;速效磷采用 Oslen 法;速效
钾采用乙酸铵提取⁃火焰光度计法[21] .
1 3 2土壤线虫分离及鉴定 每个样品称取土样
100 g,利用改良的浅盘法[22]对土壤线虫进行分离
提取.线虫总数通过解剖镜直接计数,然后在光学显
微镜下参照 Bongers的分类图进行科属鉴定[23-24] .
土壤线虫生态指数按以下公式进行计算[25]:多
样性指数 H =- ∑P i lnP i ;均匀度 J = H / lnS;优势
度指数 λ =∑P i 2 ;丰富度 SR=(S-1) / lnN.
式中:P i为第 i个分类单元中个体所占的比例;S 是
所鉴定分类单元的个数;N是鉴定的线虫个体数目.
1 4 数据处理
利用 SAS 中 Duncan 法检验不同树龄、不同季
节和不同土层枸杞根际土壤理化性状及线虫数量差
异显著性,用 MANOVA 法研究季节、土层和树龄对
根际土壤理化指标和线虫生态指数的交互影响,采
用 Pearson相关进行土壤理化性状与土壤线虫数量
及生态指数间的相关性分析(α= 0.05).
2 结果与分析
2 1 土壤有机质与养分
不同季节 9年树龄根际土壤含水量显著高于其
他树龄,其他树龄间含水量无显著差异(表 1).不同
季节、不同树龄宁夏枸杞根际土壤 pH 值差异均未
达显著水平.不同树龄间土壤 EC 差异显著,夏季土
壤 EC相对最低,春季最高,但随着树龄的增加并无
明显变化规律.随着树龄的增加,0 ~ 20 cm 土壤有机
质和碱解氮普遍呈先增加后减少的趋势,9 年树龄
下含量最高;0~20 cm土壤全磷、速效磷普遍随着树
龄的增加而增加.夏季有机质和养分含量相对最高,
春季最低.研究区速效养分整体含量偏高,尤其是速
效磷和速效钾,这与当地农民经常施用磷钾配比高
的复合肥和复混肥密切相关.从多因素交互作用的
方差分析结果来看(表 2),除速效磷外,季节对土壤
根际理化指标均有显著影响,土层对土壤含水量、有
机质和碱解氮有显著影响,树龄对含水量、EC 和速
效磷有显著影响;季节和树龄 2 因子交互对土壤根
际 pH值、EC和速效磷、碱解氮有显著影响;季节和
土层交互对土壤有机质有显著影响,对土壤 EC 有
显著影响;土层和树龄交互及季节、土层和树龄 3 因
素交互对土壤基本理化指标均无显著影响.
2 2 季节对宁夏枸杞根际土壤线虫群落组成的
影响
3个季节共获得土壤线虫 69184 条(包括 5 个
树龄、2 个土层),个体密度平均 797 条·100 g-1干
土,分属于 2纲 6目 11科 32属,基本情况见表 3.
春季共分离得到土壤线虫 25属 10907 条,个体
密度平均 390 条·100 g-1干土,其中小杆属(Rhab⁃
ditidae)、针属(Pararotylenchus)和盘旋属(Rotylen⁃
chus)为优势属,其个体数量占所有已知个体总数的
72.9%;螺旋属(Helicotylenchus)、丽突属(Acrobeles)
和拟丽突属(Acrobeloides)等 7 个属为常见属,占所
有已知个体总数的 22.0%;具脊垫刃属(Coslenchus)、
剑尾垫刃属(Malenchus)和蛇垫刃属(Anguina)等 15
属为稀有属,占所有已知属个体总数的 5.1%.
94615期 张俊华等: 宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征
表 1 不同季节和树龄枸杞根际土壤 0~ 20 cm土壤有机质和养分含量
Table 1 Soil organic matter and nutrients of 0-20 cm at different seasons and planting ages in the rhizosphere of Lycium
barbarum
季节
Season
树龄
Planting
age
含水量
Water content
(%)
pH 电导率
EC
有机质
Organic matter
(g·kg-1)
碱解氮
Alkali⁃
hydrolyzable N
(mg·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
春季 T1 22.00±2.37b 7.47±0.01a 866±262c 11.42±2.26b 78.86±3.33c 221.25±11.88b 331.53±25.17c
Spring T2 23.92±0.88b 7.34±0.00a 754±226c 11.62±0.31b 151.41±3.23a 230.00±7.00b 297.84±49.78c
T3 25.58±0.76ab 7.02±0.06a 1515±29b 13.97±1.99b 155.69±6.03a 321.67±28.25a 411.18±12.41b
T4 29.63±0.30a 7.40±0.08a 3281±79a 20.17±0.31a 154.23±7.37a 325.67±22.22a 606.40±108.90a
T5 23.08±0.42b 7.34±0.02a 1460±266b 14.22±0.46b 106.49±0.37b 347.00±51.00a 449.67±64.30b
夏季 T1 17.54±0.94b 7.17±0.09a 1459±262a 33.86±4.55c 160.00±6.87b 324.91±37.67bc 450.00±15.00a
Summer T2 21.53±0.92b 7.48±0.15a 955±204b 29.20±3.23bc 152.08±17.19b 413.81±38.06a 473.33±61.73b
T3 22.65±0.65b 7.47±0.15a 581±114c 24.89±2.66b 157.50±6.87b 235.85±22.47c 300.00±40.41c
T4 28.70±1.04a 6.87±0.18a 889±77b 45.05±10.84a 187.92±14.06a 347.53±58.36b 360.00±5.00b
T5 24.10±1.48ab 7.21±0.26a 626±172c 34.23±0.20b 149.58±7.19b 362.99±16.10b 500.00±25.00a
秋季 T1 19.19±2.48b 7.54±0.09a 171±39d 22.69±1.36b 120.62±7.19b 223.88±28.26c 240.00±30.00d
Autumn T2 22.34±0.91b 7.12±0.01a 1128±272a 32.68±0.74a 158.33±4.06a 340.29±21.25b 513.33±20.00a
T3 22.85±0.45b 7.53±0.06a 441±147c 22.87±3.54b 106.25±9.69c 304.49±26.07bc 326.67±20.28c
T4 29.28±1.11a 7.67±0.13a 820±61b 22.09±0.72b 129.58±12.19b 332.26±8.16b 286.67±73.33b
T5 22.58±0.33b 7.59±0.10a 615±102bc 33.34±5.55a 146.67±12.19a 375.75±5.42a 420.00±20.00a
T1 ~T5 表示宁夏枸杞树龄分别为<1、3、6、9和 12年 T1-T5 indicated the planting ages were <1, 3, 6, 9 and 12 years, respectively. 相同季节同列不
同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different lowercase letters in the same column indicated significant difference between treatments at 0.05
level in the same season. 下同 The same below.
表 2 季节、土层、树龄及其交互作用影响枸杞根际土壤理化因子和土壤线虫指数因子的多因素方差分析结果
Table 2 Results (F⁃values) for three⁃way ANOVA testing effects of season, layer, planting age, and their interactions on
physicochemical and soil nematode index in the rhizosphere of Lycium barbarum
指标
Parameter
季节
Season
(S)
土层
Layer
(L)
树龄
Age
(A)
S×L S×A L×A S×L×A
理化指标 含水量 Water content 4.65∗ 9.05∗∗ 14.47∗∗ 0.15ns 0.5ns 1.6ns 0.28ns
Soil physicochemical pH 4.63∗ 2.89ns 1.37ns 0.37ns 4.61∗∗ 0.56ns 0.66ns
parameter 电导率 EC 7.53∗∗ 0.60ns 4.10∗∗ 3.05∗ 4.90∗∗ 0.64ns 1.12ns
有机质 Organic matter 20.80∗∗ 24.37∗∗ 1.70ns 6.41∗∗ 1.95ns 0.57ns 0.37ns
碱解氮 Alkali⁃hydrolyzable N 5.68∗∗ 12.77∗∗ 3.07∗ 0.68ns 2.66∗ 0.28ns 0.05ns
速效磷 Available P 1.74ns 3.59∗ 7.77∗∗ 0.02ns 3.78∗∗ 0.80ns 0.56ns
速效钾 Available K 3.01∗ 0.74ns 3.16∗ 0.57ns 2.58∗ 0.64ns 0.58ns
线虫生态指数 多样性指数 H 1.11ns 0.93ns 3.28∗ 0.31ns 0.53ns 0.14ns 0.20ns
Soil nematode 均匀度指数 J 1.45ns 0.76ns 1.46ns 0.09ns 0.83ns 0.39ns 0.33ns
index 优势度指数 λ 1.04ns 1.65ns 3.51∗ 0.75ns 0.30ns 0.48ns 0.30ns
丰富度指数 SR 77.31∗∗ 0.03ns 5.88∗∗ 0.67ns 2.85ns 0.49ns 0.14ns
ns: P>0.05; ∗P<0.05; ∗∗P<0.01. 下同 The same below.
夏季共分离得到土壤线虫 24属 29097 条,个体
密度平均 1039条·100 g-1干土,其中小杆属和拟丽
突属为优势属,个体数量占所有已知个体总数的
61.0%;盘旋属、针属和螺旋属等 8 个属为常见属,
共占所有已知属个体总数的 33.9%;杆咽属(Rhab⁃
dolaimus)等 14 个属为稀有属,其个体总数仅占所
有已知个体总数量的 5.1%.
秋季共分离得到土壤线虫 20属 27993 条,个体
密度平均 1000条·100 g-1干土,其中小杆属和盘旋
属为优势属,占所有已知个体总数的 75.3%;拟高杯
侧器属(Pararotylenchus)、螺旋属和拟丽突属等 5 个
属为常见属,占所有已知个体总数的 21.4%;近色矛
线虫属(Chromadorina)等 13 属为稀有属,占所有已
知个体总数 3.3%.
3个季节群落间的土壤线虫组成存在不同差异,
表明宁夏枸杞根际土壤线虫组成受到季节的影响.
0561 应 用 生 态 学 报 27卷
表 3 宁夏枸杞 0~ 20 cm根际土壤线虫属优势度和功能类群
Table 3 Dominance and functional group of soil nematodes at 0-20 cm in rhizosphere of Lycium barbarum
属名
Genus
春季 Spring
T1 T2 T3 T4 T5
夏季 Summer
T1 T2 T3 T4 T5
秋季 Autumn
T1 T2 T3 T4 T5
类别
Type
小杆属 Rhabditidae +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ ++ Ba
丽突属 Acrobeles ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ +++ +++ Ba
拟丽突属 Acrobeloides +++ ++ +++ ++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ + + + Ba
Drilocephalobus ++ + ++ Ba
板唇属 Chiloplacus + ++ ++ Ba
真头叶属 Eucephalobus + ++ ++ ++ ++ +++ + ++ ++ ++ ++ Ba
绕线属 Plectus + + + + + Ba
近色矛线虫属 Chromadorina + ++ + Ba
前矛线属 Prismatolaimus ++ + + ++ Ba
杆咽属 Rhabdolaimus + Ba
无咽属 Alaimus + ++ + + ++ Ba
拟高杯侧器属 Paramphidelus + ++ + Ba
具脊垫刃属 Coslenchus ++ ++ + ++ PP
剑尾垫刃属 Malenchus + + ++ PP
大默林属 Amplimerlinius + ++ ++ + ++ ++ + ++ + ++ PP
螺旋属 Helicotylenchus +++ ++ ++ ++ +++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ +++ PP
盘旋属 Rotylenchus ++ +++ ++ ++ +++ ++ ++ +++ ++ ++ ++ +++ PP
针属 Pararotylenchus ++ ++ +++ ++ +++ ++ + ++ ++ ++ +++ PP
拟短体属 Pratylenchoides ++ PP
丝尾垫刃属 Filenchus ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ + + ++ + ++ Fu
蛇垫刃属 Anguina ++ ++ Fu
真滑刃属 Aphelenchus + + ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ Fu
滑刃属 Aphelenchoides ++ + Fu
膜皮属 Diphtherophora + Fu
大节片线虫属 Macroposthonia + + ++ + + ++ ++ Fu
垫咽属 Tylencholaimus + Fu
托那斯属 Thonus ++ ++ ++ ++ + + ++ OP
真矛线属 Eudorylaimus + + ++ OP
上矛属 Epidorylaimus ++ ++ ++ + OP
短矛属 Dorydorella + + OP
微矛线属 Microdorylaimus ++ ++ OP
中矛线属 Mesodorylaimus + ++ OP
Ba: 食细菌线虫 Bacterivores; PP: 植物寄生线虫 Plant parasites; Fu: 食真菌线虫 Fungivores; OP: 捕食 /杂食线虫 Predators⁃omnivore. 下同 The same below. +: 比例
<1%为稀有属<1% in proportion sorted as rare species; ++:比例 1%~10%为常见属 1%-10% in proportion sorted as common species; +++:比例>10%为优势属>10%
in proportion sorted as dominant species[26] .
2 3 宁夏枸杞不同树龄根际土壤线虫群落组成
图 1为宁夏枸杞不同树龄根际表层土壤(0~20
cm)在不同季节的线虫总数.春季和秋季不同树龄
线虫总数变化趋势相同:线虫总数随树龄的增加先
增加后减少,其中 9年树龄根际土壤线虫总数最多,
与其他 4个树龄间呈显著差异;<1 年树龄的土壤线
虫总数最少,也与其他树龄间均呈显著差异.夏季土
壤线虫总数随树龄的增加而减少.9 和 12 年树龄的
土壤在不同树龄、3 个季度线虫总数平均值分别为
最高和最低,其中 9 年树龄土壤线虫数量较其他 4
个树龄根际土壤平均高 31.3% ~ 73.6%,而 12 年树
龄土壤线虫数量较其他 4 个树龄根际土壤平均低
0.5%~45.4%.表明树龄对宁夏枸杞根际线虫数量的
影响显著.
图 1 宁夏枸杞根际 0~20 cm土壤线虫总数
Fig.1 Abundance of nematodes at 0-20 cm in rhizosphere of
Lycium barbarum.
T1 ~T5 表示宁夏枸杞树龄分别为<1、3、6、9 和 12 年 T1 -T5 indicated
the planting ages were <1, 3, 6, 9 and 12 years, respectively. 相同季节
不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different lowercase let⁃
ters indicated significant difference between treatments at 0.05 level in the
same season. 下同 The same below.
15615期 张俊华等: 宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征
除 12 年树龄外,春季不同树龄宁夏枸杞根际
0~20 cm土壤线虫均以食细菌线虫小杆属数量最
多,其中 9年树龄居最高值,12 年树龄土壤根际螺
旋属和拟丽突属数量最多.夏季<1 年树龄 0 ~ 20 cm
土壤根际盘旋属数量最多,占总数的 30.0%;12 年
树龄土壤根际拟丽突属数量最多,其他 3 个树龄均
为小杆属数量最多.秋季各树龄土壤线虫总数和夏
季差异不大,但线虫种类减少.12 年树龄土壤以盘
旋属数量最多,占总量的 47.2%,其他 4 个树龄均以
小杆属占绝对优势,其中 6 和 9 年树龄约占总量的
78.0%,12 年树龄约占总量的 51. 0%.随着树龄增
加,秋季宁夏枸杞根际线虫科属种类呈减少-增加-
减少的趋势,12年树龄普遍最少.
不同树龄均为食细菌线虫所占比例最大,植物
寄生线虫次之,食真菌线虫和捕食⁃杂食类线虫比例
都很小(图2) .春季枸杞根际土壤食细菌线虫随树
图 2 不同季节和树龄枸杞根际土壤 0~ 20 cm 不同营养类
群线虫比例
Fig.2 Proportions of different trophic groups of nematodes in
different seasons and planting ages at 0-20 cm in rhizosphere of
Lycium barbarum.
A: 春季 Sping; B: 夏季 Summer; C: 秋季 Autumn.
龄的增加而增加,而夏季和秋季则呈增加⁃减少的趋
势,一般 6年树龄食细菌线虫所占比例最大.对土壤
植物寄生线虫而言,春季和夏季<1年树龄根际所占
比例最大,中龄林中所占比例最小,秋季 12 年树龄
土壤所占比例最大(为 73.0%,个体密度平均达到
498.33条·100 g-1干土).食真菌线虫和捕食⁃杂食
类线虫随树龄无明显变化规律.
2 4 宁夏枸杞土壤线虫垂直分布分布特征
从图 3可以看出,宁夏枸杞所有供试树龄 0~20
cm根际线虫线虫总数为 29292条·100 g-1干土,平
均个体密度为 651条·100 g-1干土;20~40 cm土层
线虫总数为 38705 条·100 g-1干土,个体密度平均
860条·100 g-1干土.20 ~ 40 cm 春季和夏季线虫总
数变化趋势与 0~20 cm不同:随树龄的增加春季土
壤线虫总数呈减少⁃增加⁃减少的趋势,而夏季和秋
季土壤线虫总数先增加后减少.春季 0~20 cm土壤
线虫总数较 20~40 cm高于 7.2%,而夏季 20~40 cm
比 0~20 cm线虫总数增加 49.4%.不同树龄不同土
层线虫总数差异不同,幼林期 20 ~ 40 cm 线虫总数
与 0~20 cm差异相对较小,其中 3 年树龄线虫总数
差异最小;9 年树龄线虫总数差异最大,尤其是夏
季,20~40 cm比 0~20 cm增加 79.8%.9~12年树龄
春季和秋季 20~40 cm土壤线虫总数较 0~20 cm有
不同程度的减小,但夏季 20 ~ 40 cm 较 0 ~ 20 cm 有
显著增加趋势.
2 5 宁夏枸杞根际土壤线虫群落多样性特征
春季 0~20 cm <1年和 6 年树龄枸杞土壤线虫
多样性指数和丰富度指数较高,普遍与其他树龄间
呈显著性差异(表 4),12 年树龄线虫丰富度指数最
低.随着树龄的增加,春季 0~20 cm土壤线虫均匀度
指数先减小后略有增大;优势度指数则逐渐增大,尤
其 6 ~ 12年增幅显著 .除夏季20 ~ 40 cm外,各季节
图 3 宁夏枸杞根际 20~40 cm土壤线虫总数
Fig.3 Abundance of nematodes at 20-40 cm in rhizosphere of
Lycium barbarum.
2561 应 用 生 态 学 报 27卷
表 4 不同树龄根际土壤线虫群落多样性指数
Table 4 Diversity index of rhizosphere nematode communities in different planting ages
季节
Season
树龄
Planting
age
0~20 cm
多样性指数
H
丰富度指数
SR
均匀度指数
J
优势度指数
λ
20~40 cm
多样性指数
H
丰富度指数
SR
均匀度指数
J
优势度指数
λ
春季 T1 1.56±0.05a 1.65±0.13b 0.77±0.04a 0.26±0.05d 1.48±0.08a 1.51±0.12a 0.73±0.05a 0.29±0.01b
Spring T2 1.09±0.13b 1.09±0.12c 0.64±0.02a 0.47±0.09c 0.86±0.15c 1.01±0.04b 0.46±0.02b 0.60±0.02a
T3 1.40±0.25a 1.88±0.28a 0.62±0.07a 0.47±0.08c 1.12±0.03b 1.30±0.25ab 0.52±0.01b 0.50±0.04a
T4 0.97±0.26b 1.59±0.29b 0.41±0.01b 0.62±0.02b 0.88±0.04c 1.30±0.13ab 0.43±0.01b 0.62±0.21a
T5 1.16±0.14ab 0.65±0.14d 0.48±0.08b 1.28±0.11a 1.14±0.16b 1.44±0.29a 0.49±0.00b 0.60±0.01a
夏季 T1 1.78±0.39a 2.06±0.28a 0.77±0.11a 2.57±0.31a 1.62±0.04a 1.95±0.65a 0.72±0.01a 2.37±0.18a
Summer T2 1.05±0.47b 1.23±0.14c 0.53±0.01b 1.50±0.14b 1.06±0.24bc 1.30±0.13b 0.53±0.08b 1.65±0.04b
T3 0.86±0.07c 1.16±0.02c 0.46±0.10b 1.34±0.16c 0.92±0.11c 1.37±0.27b 0.43±0.01b 1.39±0.02c
T4 1.36±0.30ab 1.66±0.13b 0.62±0.14ab 1.69±0.26b 0.87±0.08c 1.23±0.16b 0.44±0.01b 1.43±0.12c
T5 1.13±0.09b 1.17±0.12b 0.89±0.17a 2.42±0.35a 1.12±0.15b 2.04±0.22a 0.41±0.00b 1.36±0.46c
秋季 T1 1.19±0.15a 1.30±0.22b 0.61±0.13a 1.87±0.56b 1.16±0.04a 1.41±0.11a 0.57±0.01b 1.92±0.16b
Autumn T2 0.95±0.11a 1.30±0.03b 0.47±0.16ab 1.52±0.33c 1.25±0.03a 1.45±0.22a 0.61±0.11ab 1.77±0.27c
T3 0.87±0.22b 1.74±0.11a 0.39±0.07b 1.32±0.10c 0.80±0.14b 1.01±0.11b 0.43±0.07c 1.47±0.27c
T4 0.79±0.04b 1.16±0.14b 0.42±0.17b 1.37±0.23c 0.70±0.17b 1.01±0.07b 0.35±0.02c 1.35±0.29c
T5 1.00±0.02a 1.52±0.16ab 0.37±0.05b 2.66±0.36a 1.23±0.07a 1.12±0.19ab 0.73±0.02a 2.78±0.38a
表 5 秋季不同树龄根际土壤理化性质与土壤线虫生态指数间的相关系数
Table 5 Correlation coefficients between major soil properties and nematode index in autumn
含水量
Water content
pH 电导率
EC
有机质
Organic
matter
碱解氮
Alkali⁃
hydrolyzable N
速效磷
Available P
速效钾
Available K
线虫总数 Total nematode number -0.290 -0.353 -0.257 0.264 0.654∗∗ 0.138 0.315
食细菌线虫 Ba -0.373 -0.424 -0.027 0.049 0.414 0.509∗ 0.281
食真菌线虫 Fu -0.175 0.262 -0.151 -0.292 -0.621∗∗ -0.158 0.039
植物寄生线虫 PP 0.380 0.426 -0.029 0.473∗ 0.003 -0.486∗ -0.294
捕食⁃杂食线虫 OP -0.211 -0.290 0.003 0.110 0.208 -0.269 0.124
多样性指数 H 0.071 0.353 -0.244 -0.012 0.005 -0.231 -0.623∗∗
均匀度指数 J 0.228 0.426 -0.269 -0.303 -0.348 -0.43 -0.713∗∗
优势度指数 λ 0.282 0.459∗ -0.088 -0.128 -0.096 -0.332 -0.632∗∗
丰富度指数 SR 0.024 0.398 0.284 0.345 -0.673∗∗ -0.282 -0.068
和土层 <1 年树龄线虫多样性均最高;<1 年树龄春
季线虫优势度指数最低,夏季最高.12 年树龄 0 ~ 20
cm土壤线虫优势度指数均显著高于其他树龄(除夏
季 0~20 cm外).就线虫多样性指数平均值而言,夏
季 0~20 cm各指数相对较高.从不同因子对土壤根
际线虫生态指数的影响来看(表 2),季节对土壤线
虫优势度指数影响显著,树龄对土壤线虫多样性指
数、均匀度指数和优势度指数影响达到显著水平;在
季节、土层和树龄 3个因素中,2 个因素或 3 个因素
对土壤线虫生态指数的交互影响作用都不显著.
2 6 土壤线虫数量与土壤理化性质的关系
以秋季为例探讨土壤线虫数量与土壤理化性质
的关系.从表 5 可以看出,线虫总数、各营养类群和
多样性指数都与土壤水分和 EC 没有相关性.土壤
pH值与优势度指数呈显著正相关.土壤有机质含量
与土壤植物寄生线虫呈显著正相关,与土壤线虫其
他指标间相关性均未达显著水平.土壤碱解氮含量
与线虫总数呈显著正相关,与食真菌线虫、丰富度指
数呈显著负相关;速效磷与食细菌线虫数量和植物
寄生线虫数量分别呈显著正相关和负相关;而速效
钾含量与土壤线虫优势度指数、多样性指数、均匀度
指数均呈显著负相关,说明研究区土壤钾素富集,已
经严重影响了线虫群落的多样性.
3 讨 论
通过对宁夏枸杞不同树龄根际土壤中共鉴定出
2纲 6目 11 科 32 属土壤线虫,根际土壤线虫数量
在 74 ~ 3178 条·100 g-1干土,个体密度平均 797
条·100 g-1干土,说明线虫数量受外界因素影响较
大.线虫对季节变化的响应主要是由植被下形成的
35615期 张俊华等: 宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征
微环境中的温度、湿度、食物供应、种群内竞争以及
捕食等综合作用所决定的[26] .宁夏枸杞春季、夏季
和秋季根际土壤线虫优势属分别有 3、2 和 3 种,夏
季虽然线虫总数最多,但优势属数量减少,只有食细
菌线虫,说明夏季枸杞植株易遭受食细菌线虫的侵
袭.从春季到秋季稀有属数量逐渐减少.春季、夏季
和秋季采样时 0~20 cm土壤平均温度分别为 21、29
和 11 ℃,20~40 cm较 0~20 cm约低 2 ℃;3个季节
平均含水量分别为 24.6%、23.9%和25.8%,说明研
究区土壤温度对土壤线虫数量的影响较大.不同季
节土壤线虫数量动态变化表现与其根系的生长发育
趋势有关[27]:春季枸杞新生根系正处在萌发时期,
吸收土壤养分较多,所以土壤有机质和养分含量相
对较低,导致土壤根际线虫食物供应相对紧张,加上
土壤温度较低,这些因素阻碍了春季土壤线虫的生
长发育.
随着枸杞树龄的增加,春季和秋季根际土壤线
虫数量呈先增加后减少的趋势,种植 9 年时养分含
量最高,可以给土壤线虫生长提供相对较充足的食
物,所以土壤线虫数量最多.随着树龄的增加,夏季
枸杞根际土壤线虫数量呈减少趋势;1 年树龄土壤
线虫数量最多,并以植物寄生线虫盘旋属(占总数
的 54%)和针属(占总数的 27%)为主,植物寄生线
虫更趋向于在幼林树根际取食繁衍的可能原因是幼
树代谢旺盛,根分泌物多,有利于线虫趋向取食和繁
殖[28] .随树龄的增加,食细菌线虫、捕食⁃杂食类线虫
种类和数量都有不同程度增多,当树龄大于 9年后,
食细菌线虫数量减少,植物寄生线虫增加,这可能是
由于长期化肥和有机肥的大量施用,提高了枸杞根
系生物量,从而为植物寄生线虫提供了更多的取食
位点[27] .夏季和秋季土壤植物寄生线虫先减少后增
多,尤其是秋季,12 年树龄的根际土壤植物寄生线
虫占线虫总数的 73%,远远超过了植物伤害线虫阈
值[28],该结论与 Laurent 等[29]、Sharma 等[30]和 Xiao
等[31]对苹果树、核桃树、橡胶树等的研究结果类似.
因此,植物寄生线虫也是本地区枸杞园长期种植枸
杞导致土壤退化的因子之一.Chauvin 等[20]指出,可
采用富含纤维素和半纤维素、木质素含量低的物质
覆盖地表来抑制土壤植物寄生线虫的生长.本研究
表明,夏季枸杞根际 20 ~ 40 cm 土层比 0 ~ 20 cm 土
层线虫密度增加 66.1%,这主要是因为枸杞是木本
植物,其根系一般分布在 10~35 cm 内,根系生长旺
盛,能够为土壤线虫提供充足的食物,这也与其他木
本植物研究结果一致[7,32] .
在宁夏枸杞种植初期,土壤环境较理想,线虫多
样性、均匀度和丰富度指数都较高,没有明显的优势
种群,随着树龄的增加,不能适应该微环境的土壤线
虫属种相继死亡,适应性较强的种属存活,所以优势
度指数逐渐增大,多样性和均匀度下降,土壤环境逐
渐恶化,这与 Pan 等[33]和江春等[34]研究结论相似.
多因子方差分析表明,树龄能够显著影响枸杞根系
土壤线虫的多样性,但土层对其影响很小,说明根系
分布显著影响土壤线虫数量,但对其多样性影响很
小.土壤理化性状与土壤线虫指标间的相关性表明:
土壤 pH值与土壤线虫优势度指数呈显著正相关,
说明较高的土壤 pH值环境促进土壤耐碱线虫属种
的生长发育,导致土壤线虫群落多样性逐渐下降;碱
解氮的增加能够显著增加线虫总数,但对食真菌线
虫数量有显著抑制作用,说明该地区土壤有机质主
要以细菌分解途径为主;速效磷能够促进食细菌线
虫数量的生长,但抑制植物寄生线虫数量的增加.研
究表明,在正常土壤速效钾含量情况下,土壤线虫数
量与多样性与土壤速效钾含量呈显著正相关[35-36],
但本研究区由于大量施用磷钾比例较高的复合肥或
复混肥,土壤速效磷和速效钾大量富集,对土壤线虫
优势度、多样性和均匀度都产生了负作用,尤其是速
效钾,与土壤线虫各生态指数均呈显著负相关,严重
影响了枸杞根际土壤线虫群落的多样性,与高钾素
含量土壤的结论相同[37] .整体来讲,当宁夏枸杞树
龄超过 9年后,线虫群落优势度增大,种群趋向单一
化,土壤线虫营养类群多样性降低;秋季土壤中植物
寄生线虫的数量增加,食细菌线虫、食真菌线虫和捕
食 /杂食线虫的数量则表现出相反的趋势,破坏了土
壤的微生态环境[30],抑制了植株正常越冬及次年生
长发育.所以该地区枸杞管理中首先需要减少施肥
量,尤其是减少复合肥用量,建议多施用农家肥,这
样在增加土壤养分含量的同时可增加土壤线虫群落
多样性,改善土壤环境.此外,幼林和树龄大于 9 年
的植株需要喷洒农药或采取其他措施抑制植物寄生
线虫的生长,以减少枸杞植株遭受植物寄生线虫的
侵害.
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作者简介 张俊华,女,1977 年生,博士,副研究员. 主要从
事精准农业与土壤质量提升研究. E⁃mail: zhangjunhua728@
163.com
责任编辑 肖 红
张俊华, 郑国琦. 宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征. 应用生态学报, 2016, 27(5): 1647-1656
Zhang J⁃H, Zheng G⁃Q. Soil nematode community structure in the rhizosphere of Lycium barbarum. Chinese Journal of Applied Ecology,
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6561 应 用 生 态 学 报 27卷