全 文 ：黑河中游绿洲不同开垦年限农田土壤线虫群落特征*
王雪峰摇 苏永中**摇 杨摇 荣
(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站流域生态鄄水文重点实验室, 兰州 730000)
摘摇 要摇 对不同开垦年限绿洲农田土壤线虫群落结构特征进行研究,探讨以土壤线虫作为指
示生物来评价农作年限对绿洲土壤生态系统结构的影响. 共捕获线虫 27921 条,属 25 科 34
属.土壤中的线虫总数随农田开垦年限的增长而增加,食细菌线虫和植物寄生线虫数量在不
同开垦年限农田中均占优势,对线虫总数起决定作用,构成了绿洲农田土壤线虫群落的主体;
对均匀度指数(J)和优势度指数(姿)进行分析表明,0、10 年和老绿洲农田(>50 年)线虫群落
结构单一,生态系统处于不稳定状态;成熟度指数(MI2-5)和总成熟度指数(MMI)随农田开垦
时间的延长而降低.随着农作年限的增加,人为耕作活动对农田土壤生态系统的扰动呈增强
趋势,系统结构在时间序列上可分为两个阶段,荒漠土壤开垦 10 年后土壤性状发生显著变
化,是土壤生态系统结构稳定性发生变化的关键时期.土壤线虫群落能够指示由于开垦年限
不同所引起的绿洲农田土壤生态系统的变化.
关键词摇 绿洲农田摇 开垦年限摇 线虫群落摇 生态指数
文章编号摇 1001-9332(2010)08-2125-07摇 中图分类号摇 S154. 1摇 文献标识码摇 A
Characteristics of soil nematode community along an age sequence of sandy desert soil culti鄄
vation in a marginal oasis of middle reaches of Heihe River. WANG Xue鄄feng, SU Yong鄄
zhong, YANG Rong (Key Laboratory of Basin Ecohydrology, Linze Inland River Basin Research
Station, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy
of Sciences, Lanzhou, China, 730000) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(8): 2125-2131.
Abstract: This paper studied the characteristics of soil nematode community following the conver鄄
sion of native sandy desert soil to irrigated farmland in a marginal oasis of the middle reaches of
Heihe River basin, aimed to approach the bioindicating function of soil nematodes in soil evolution
process. A total of 27921 soil nematode individuals were captured, belonging to 25 families and 34
genera. The total number of nematodes increased gradually with increasing age of cultivation. At all
sampling sites, bacterivores and plant parasites were the dominant trophic groups, and made up the
main parts of nematode community in oasis farmland. Through the analysis of the evenness index
(J) and dominance index (姿) of nematode community, the ecosystems were found to be fragile for
the farmlands having cultivated for 0, 10, and >50 years. The maturity index MI2-5 and MMI de鄄
creased with increasing cultivation age, suggesting that the practice of agricultural use enhanced the
disturbance on farmland. The soil properties changed significantly after 10 years of cultivation,
which was at a significant change stage for the structure stability of soil ecosystems. The characteris鄄
tics of soil nematode community could be used as the bioindicator of soil evolution following the con鄄
version of native desert soil to irrigated farmland.
Key words: oasis farmland; cultivatied age; nematode community; ecological index.
*国家重点基础研究发展计划项目(2009CB421302)资助.
**通讯作者. E鄄mail: suyzh@ lzb. ac. cn
2010鄄01鄄27 收稿,2010鄄06鄄11 接受.
摇 摇 线虫是土壤中重要的生物类群,普遍存在于各
类土壤中,其数量繁多,种类丰富,在土壤有机物分
解和养分循环方面起着重要作用[1] . 线虫与土壤生
态过程紧密相关,可以通过改变食物网结构和分解
途径来影响土壤生态系统的功能[2-3] .同时,土壤线
虫的种群组成结构可反映土壤环境质量的变化和健
康状况[4-5],对土壤质量或生态系统变化具有很好
的指示作用[6],因此研究线虫的指示生物作用是土
壤质量生物评价的重要内容. 20 世纪 80 年代以来,
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 8 月摇 第 21 卷摇 第 8 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2010,21(8): 2125-2131
关于指示生物土壤线虫的研究受到国内外生态学家
的普遍关注,例如吴东辉等[7]研究表明不同植被覆
盖下线虫群落结构不同;梁文举等[8]将线虫作为农
田不同施肥措施下土壤环境的指示生物;张晓珂
等[9]指出线虫在一些极端生境中(如沙漠)是一类
非常有用的土壤健康指示生物. 干旱区荒漠沙地在
开垦为农田的过程中会影响土壤的生态过程,从而
影响线虫的种群结构[10] .
甘肃河西走廊地区是中国北方风力作用下沙质
荒漠化土地的主要分布区之一[11],同时我国第二大
内陆河黑河流经该区域,形成黑河中游的荒漠绿洲
农业区.对于荒漠绿洲区,荒漠土壤开垦及随后的农
业利用,必然会导致土壤性状和生态过程随开垦年
限而发生显著的变化. 绿洲化过程中土壤生态系统
的演变是评价农业利用与管理水平的一个重要方
面,以往的研究主要集中在绿洲化过程中土壤有机
碳、养分、盐分含量及土壤结构的变化方面[12-13] .从
土壤动物区系的变化角度探讨干旱区荒漠绿洲化过
程中土壤环境的演变尚未见报道. 鉴于线虫在土壤
生态系统中的重要作用,研究绿洲化过程中土壤线
虫的变化对指示土壤生态过程演变具有重要意义.
本文对黑河中游荒漠绿洲不同开垦年限农田土壤线
虫群落结构特征进行研究,目的在于揭示绿洲农田
土壤线虫群落组成、生态分布及荒漠开垦为农田后
对土壤线虫群落动态的影响,探讨从土壤生物学角
度评价荒漠绿洲化过程对土壤环境质量的影响的可
行性.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于黑河中游甘肃省河西走廊中段临泽
县北部平川镇(39毅24忆 N,100毅21忆 E,海拔 1350 ~
1390 m),为近几十年来由老绿洲向荒漠扩展的边
缘绿洲区.研究区年平均降水量为 119 mm,蒸发量
2390 mm,年均气温 7郾 6 益,无霜期 165 d.地带性土
壤为正常干旱土,土壤母质为冲积鄄洪积物[14] .自 20
世纪 50 年代开始,较为平坦的沙地被逐步开垦为农
田,近十几年来,随着西部生态建设项目的实施,在
绿洲外围沙漠边缘营建了较为完善的防护体系,防
护体系内部的沙地被逐年开垦为农田.
1郾 2摇 样地选择和取样
研究区面积约 5 km2,土地使用权属同一个村,
沙荒地在不同年限被逐步开垦,选择开垦 0(未开垦
的固定沙地)、3、5、10、14、23、30 和 40 年的地块各 3
块,选择开垦大于 50 年的老绿洲 6 块作为研究样
地,以未开垦的固定沙地(0 年)作为对照.除未开垦
的固定沙地外,所选样地近年来均连续种植制种玉
米.不同年代开垦前的沙地由相对均一的沙物质组
成,且成土的生物作用极其微弱,因而有相对一致的
原始土壤性状.尽管开垦后在不同时期灌溉、施肥等
农作管理不一致,如 20 世纪 80 年代前很少施用化
肥而目前农业生产主要依赖于化肥的投入,但在时
间序列上的研究仍能为绿洲化过程中土壤演变及管
理水平提供一些有意义的信息.于 2008 年 9 月下旬
和 10 月上旬玉米收获后,在每块样地 50 m2 面积范
围内用铁铲 5 点采集 0 ~ 20 cm 深度原状土样均匀
混合,分出约 200 g的新鲜土样实验室 4 益保存,一
周内分离提取线虫,其余约 2 kg 土样自然风干用于
土壤物理与化学性状的测定.
1郾 3摇 土壤理化指标的测定
土壤含水量采用烘干法(105 益)测定,机械组
成分析采用吸管法,电导率采用 DDS鄄11A 型电导仪
测定[V(水) 颐 m(土)= 2郾 5 颐 1],有机碳采用高温
外加热重铬酸钾氧化鄄容量法测定,土壤全氮采用凯
氏定氮法测定[15] .不同年代开垦农田土壤理化性状
见表 1.
1郾 4摇 线虫分离鉴定与群落评价
将土壤样品充分混匀,称取 100 g(余下土样采
用烘干法测定含水量)土样用浅盘法 ( extraction
tray)实验室分离提取土壤线虫[16],线虫在烧杯中沉
淀 24 h后,60 益 ~70 益温和热杀死线虫,然后加入
等量的 2 倍三乙醇胺福尔马林(TAF)固定液固定.
在倒置显微镜下计数每个样品的线虫总数,并依据
土壤含水量,将土壤线虫数量折算成每100 g干土
表 1摇 不同开垦年限绿洲农田土壤理化性状
Tab. 1摇 Selected soil physical and chemical properties in an
age sequence of cultivation
开垦年限
Cultivated
age (a)
沙粒
Sand
(% )
粉粒
Silt
(% )
粘粒
Clay
(% )
电导率
EC
(104 滋S
·cm-1)
有机碳
Organic
C(g·
kg-1)
全 氮
Total
N(g·
kg-1)
0 89郾 7 5郾 2 5郾 1 0郾 09 0郾 90 0郾 11
3 90郾 7 4郾 5 4郾 8 0郾 04 1郾 34 0郾 13
5 89郾 9 4郾 8 5郾 3 0郾 10 2郾 36 0郾 22
10 87郾 9 5郾 4 6郾 7 0郾 10 2郾 18 0郾 22
14 78郾 6 13郾 7 7郾 8 0郾 05 3郾 74 0郾 34
23 74郾 5 16郾 7 8郾 8 0郾 06 4郾 47 0郾 43
30 74郾 2 16郾 6 9郾 3 0郾 06 4郾 29 0郾 38
40 70郾 2 20郾 9 8郾 9 0郾 06 5郾 78 0郾 55
>50 64郾 6 23郾 8 11郾 6 0郾 08 5郾 68 0郾 62
6212 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
含有线虫的条数[17] .每个样品随机选取 100 条线虫
尽可能鉴定到科属水平,线虫的分类鉴定参照
Bongers[18]的分类图鉴进行.根据线虫的头部形态学
特征和取食生境将土壤线虫分成以下 4 个营养类
群:食细菌类( bacterivores, BF)、食真菌类( fungi鄄
vores, FF)、植物寄生类(plant鄄parasites, PP)、捕食鄄
杂食类(predators / omnivores, OP) [17-19] .采用均匀度
指数(evenness,J)、优势度指数(dominance,姿)和成
熟度指数(maturity index,MI)表达各采样点土壤线
虫群落结构特征,各指数计算公式如下:1) 均匀度
指数:J=H / lnS;2) 优势度指数: 姿 =移P i2;其中:H
为香农多样性指数(Shannon);S 为鉴定分类单元的
数目,某一给定的分类单元可以看作是第 i 个分类
单元;P i 为第 i 个分类单元中个体所占的比例;3)
成熟度指数:MI =移v( i)·f( i);其中:v( i)是依据
在生态演替中属于 k鄄选择和 r鄄选择科属分别赋予的
c鄄p值;f( i) 是线虫科 / 属在线虫种群中所占的比
重[20] .
1郾 5摇 数据处理
数据统计采用 Microsoft Excel 2003,用 SPSS
11郾 5 进行不同样点间线虫的差异性分析,以 琢 =
0郾 05 作为差异显著水平.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同开垦年限绿洲农田土壤线虫群落组成
本研究共捕获土壤线虫 27921 条,鉴定出 25 科
34 属,分为 4 个取食营养类群(表 2). 食细菌线虫
( BF)和植物寄生线虫(PP)在各开垦年限农田中都
表 2摇 不同开垦年限绿洲农田土壤线虫相对多度
Tab. 2摇 Relative abundance of nematodes in an age sequence of cultivation
属 Genus c鄄p 0 a 3 a 5 a 10 a 14 a 23 a 30 a 40 a >50 a
食细菌线虫 Bacterivores
摇 摇 原杆属 Protorhabditis 1 - 3郾 0 - 2郾 7 2郾 9 2郾 5 3郾 9 1郾 3 23郾 0
摇 摇 头叶属 Cephalobus 2 0郾 4 1郾 2 - - - - - - -
摇 摇 真头叶属 Eucephalobus 2 0郾 8 0郾 4 - 2郾 2 2郾 0 2郾 4 0郾 8 0郾 9 0郾 3
摇 摇 丽突属 Acrobeles 2 34郾 5 13郾 9 21郾 0 2郾 0 4郾 7 2郾 4 12郾 0 3郾 4 0郾 6
摇 摇 拟丽突属 Acrobeloides 2 6郾 1 7郾 1 17郾 8 10郾 1 18郾 8 9郾 1 19郾 4 26郾 7 18郾 1
摇 摇 真单宫属 Eumonphstera 2 - - - 2郾 3 - 0郾 5 - 1郾 8 2郾 2
摇 摇 绕线属 Plectus 2 - - 0郾 7 14郾 9 - - - - 1郾 1
摇 摇 威尔斯属 Wilsonema 2 - - - - 0郾 5 0郾 2 - - -
摇 摇 连胃属 Chronogaster 2 - 1郾 3 - 3郾 7 4郾 7 4郾 9 1郾 2 4郾 1 8郾 9
摇 摇 棱咽属 Prismatolaimus 3 - - - 0郾 4 0郾 4 - - - 1郾 2
摇 摇 Elaphonematidae 3 13郾 2 - - - - - - - -
摇 摇 无咽属 Alaimus 4 - - 0郾 3 7郾 5 0郾 8 4郾 0 2郾 3 1郾 8 1郾 1
摇 摇 合计 Total 55郾 0 26郾 9 39郾 8 45郾 9 34郾 8 21郾 1 39郾 7 40郾 0 56郾 5
食真菌线虫 Fungivores
摇 摇 Paraphelenchus 2 - 5郾 2 2郾 8 2郾 3 1郾 1 0郾 9 4郾 3 3郾 1 2郾 1
摇 摇 滑刃属 Aphelenchoides 2 0郾 6 6郾 5 12郾 8 6郾 6 1郾 7 1郾 6 2郾 3 3郾 9 2郾 7
摇 摇 Bursaphelenchus 2 - - - - - - - 2郾 2 0郾 6
摇 摇 垫咽属 Tylencholaimus 4 21郾 4 10郾 6 2郾 6 4郾 4 6郾 1 6郾 9 4郾 8 3郾 8 1郾 8
摇 摇 膜皮属 Diphtherophora 3 - - 2郾 4 - 0郾 4 2郾 3 2郾 6 - 1郾 1
摇 摇 Tylolaimophorus 3 - - - - 0郾 6 0郾 3 - - -
摇 摇 合计 Total 22郾 0 22郾 3 20郾 6 13郾 3 9郾 8 12郾 1 14郾 1 13郾 0 8郾 3
植物寄生线虫 Plant鄄parasites
摇 摇 Coslenchus 2 - 1郾 9 2郾 0 - 2郾 7 4郾 6 1郾 1 3郾 4 9郾 3
摇 摇 丝尾垫刃属 Filenchus 2 - 0郾 4 2郾 3 4郾 6 0郾 7 6郾 6 1郾 6 6郾 7 2郾 9
摇 摇 裸矛属 Psilenchus 2 - - - 0郾 6 - 2郾 9 0郾 2 0郾 9 1郾 5
摇 摇 矮化属 Tylenchorhynchus 3 - 7郾 6 0郾 3 1郾 8 1郾 1 - 0郾 6 8郾 6 2郾 9
摇 摇 螺旋属 Helicotylenchus 3 2郾 3 2郾 3 3郾 5 19郾 0 2郾 4 6郾 4 22郾 6 2郾 0 3郾 7
摇 摇 短体属 Pratylenchus 3 4郾 8 1郾 3 - 0郾 4 5郾 4 3郾 3 1郾 8 0郾 4 0郾 6
摇 摇 大节片属 Macroposthonia 3 - - - - 0郾 8 1郾 4 0郾 4 0郾 8 0郾 3
摇 摇 针属 Paratylenchus 2 3郾 2 5郾 0 - 5郾 5 18郾 9 22郾 4 10郾 0 9郾 4 4郾 9
摇 摇 长针属 Longidorus 5 - 7郾 0 9郾 9 4郾 6 4郾 9 3郾 8 0郾 9 - -
摇 摇 剑属 Xiphinema 5 - - 3郾 6 0郾 5 3郾 2 0郾 9 - 0郾 4 1郾 9
摇 摇 拟毛刺属 Paratrichodorus 4 - 12郾 6 - - 3郾 0 - - 3郾 1 4郾 3
摇 摇 合计 Total 10郾 3 38郾 2 21郾 7 37郾 0 43郾 1 52郾 3 39郾 3 35郾 7 32郾 5
捕食 鄄杂食线虫 Predators / Omnivores
摇 摇 Epidorylaimus 4 - - 12郾 0 1郾 3 4郾 2 2郾 2 1郾 9 2郾 2 -
摇 摇 Aporcelaimium 5 12郾 7 3郾 1 3郾 9 2郾 5 6郾 6 3郾 7 1郾 9 2郾 8 0郾 9
摇 摇 孔咽属 Aporcelaimus 5 - 3郾 9 - - - - - - -
摇 摇 丝尾属 Oxydirus 5 - 1郾 9 - - 0郾 4 0郾 9 0郾 7 1郾 6 -
摇 摇 盘咽属 Discolaimus 5 - 3郾 6 2郾 0 - 1郾 0 2郾 8 2郾 5 0郾 4 1郾 5
摇 摇 合计 Total 12郾 7 12郾 6 17郾 9 3郾 8 12郾 3 9郾 6 7郾 0 7郾 7 2郾 5
72128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王雪峰等: 黑河中游绿洲不同开垦年限农田土壤线虫群落特征摇 摇 摇 摇 摇 摇
是优势营养类群,分别占线虫总数的 21郾 1% ~
56郾 7%和 10郾 3% ~ 52郾 3% ;捕食鄄杂食线虫(OP)在
开垦 0、3、5 和 14 年的农田土壤中属优势营养类群,
占线虫总数的 12郾 3% ~ 17郾 9% ,在其他点属稀少营
养类群(<10% );食真菌线虫(FF)在 14 年、>50 年
点为稀少类群( <10% ),在其他样点均超过线虫总
数的 10% ,为优势营养类群.其中食细菌线虫(BF)
发现 12 个属及 Cephalobidae科的 Acrobeles和 Acro鄄
beloides为优势属,达到食细菌线虫 ( BF)总数的
26郾 4% ~97郾 5% ;食真菌线虫(FF)分离到 6 个属的
线虫,常见属为 Aphelenchoides、Tylencholaimus 和 Pa鄄
raphelenchus.植物寄生线虫(PP)分离到 11 个属,优
势种群为 Helicotylenchus、Pratylenchus 和 Paratylen鄄
chus属.捕食鄄杂食线虫(OP)分离到 5 个属,Aporce鄄
laimium为优势属.另外,本研究鉴定到食细菌线虫
(BF)类群中的 Elaphonematidae 线虫只出现在未开
垦的沙地土壤中,而且所占比例较大(13郾 2% ),在
其他样点土壤中并未见到,这说明沙地环境有利于
该属线虫栖息.且该线虫在国内其他土地类型中未
见报道,因此推测 Elaphonematidae 线虫可能是沙地
环境所特有的优势属,具体情况尚有待进一步深入
研究.
2郾 2摇 不同开垦年限绿洲农田线虫总数
本研究 30 个采样点每 100 g 干土中线虫的数
量为 60 ~ 3138 条,其中未开垦的沙地(0 年)土壤线
虫数量平均值最低为(167依132)条,开垦 50 年以上
(>50 年)的老绿洲农田土壤线虫数量最多,为
(1819依1155)条(图 1). 土壤中线虫总数随农田开
垦年限的增加呈增加趋势.差异性检验表明,14、23、
30、40 和>50 年各点土壤线虫总数与 0、3、5 和 10 年
点的线虫总数间差异达到显著水平(P<0郾 05).
2郾 3摇 不同开垦年限绿洲农田线虫的营养类群结构
农田土壤线虫 4 个营养类群在各采样点的分布
图 1摇 不同开垦年限绿洲农田土壤线虫总数
Fig. 1摇 Number of total nematodes in an age sequence of culti鄄
vation.
如图 2.食细菌线虫(BF)随农田开垦年限的增加而
增加,在未经开垦的沙地 0 年点最低, 为(110依99)
条,在开垦 50 年以上的老绿洲农田土壤的数量最
多,达(846依320)条(图 2a);食真菌线虫(FF)随农
田开垦年限的增加亦呈增加趋势,在 0 年点最低,
为(37依1)条,40 年点的数量最多,达(224依73) (图
2b)条;植物寄生线虫(PP)的变化规律与 BF 相似,
随农田开垦时间有增加的趋势,在 0 年点最低,为
(12依3)条,23 年点的数量最多,达(842依207)条,各
点间 100 g 干土线虫数量差异达显著水平 ( P <
0郾 05)(图 2c);捕食鄄杂食线虫(OP)变化不规律,0、
10 和>50 年采样点较低,分别为(21依12)条、(30依
38)条和(45依5)条,而在其他样点数量较多,差异性
检验表明 0、10 和>50 年点与其他样点间的线虫数
量存在显著差异(P<0郾 05)(图 2d).
图 2摇 不同开垦年限绿洲农田土壤线虫营养类群绝对丰度
Fig. 2 摇 Absolute abundance of nematode trophic groups in an
age sequence of cultivation.
a)食细菌线虫 Bacterivores; b)食真菌线虫 Fungivores; c)植物寄生
线虫 Plant鄄parasites; d)捕食鄄杂食线虫 Predators鄄omnivores.
8212 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
2郾 4摇 不同开垦年限绿洲农田土壤线虫物种多样性
评价
土壤线虫群落生态指数分析如图 3,均匀度指
数(J)在各采样点间变化较大,其中 0、10 和>50 年
点的农田土壤线虫均匀度指数较低,而其他采样点
的均匀度指数较高,0 年点的沙地均匀度指数最低
为 0郾 73,其次是 10 和>50 年点,均为 0郾 77,而其他
采样点的均匀度指数较高,几乎全部在 0郾 8 以上,0、
10 和>50 年点线虫均匀度指数与其他各点间差异
达显著水平(P<0郾 05).优势度指数(姿)与均匀度指
数呈现相反的变化趋势,0 年的沙地优势度指数最
高,为 0郾 32,其次是 10 年和>50 年,分别为 0郾 24 和
0 郾 20,而其他采样点的均匀度指数较低,全部低于
图 3摇 不同开垦年限绿洲农田土壤线虫多样性指数
Fig. 3 摇 Diversity index of nematode community in an age se鄄
quence of cultivation.
图 4摇 不同开垦年限绿洲农田土壤线虫成熟度指数
Fig. 4 摇 Maturity index of nematode community in an age se鄄
quence of cultivation.
0郾 2,大部分在 0郾 15 以下.差异性分析表明,0、10 和
>50 年点线虫优势度指数(姿)与其他各点间差异显
著(P<0郾 05).
2郾 5摇 不同开垦年限绿洲农田土壤线虫生活史多样
性评价
不同开垦年限绿洲农田土壤线虫成熟度指数
(maturity index)分析结果如图 4,c鄄p值为 2 ~ 5 的线
虫成熟度指数(MI2鄄5)与总成熟度指数 MMI 变化趋
势基本一致,即随着农田开垦时间的延长,MI2鄄5 和
MMI指数均表现出降低趋势,在未开垦的沙地(0
年)、开垦 10 年农田和老绿洲农田( >50 年)土壤中
较低,不同采样点间成熟度指数 MI2-5和 MMI 差异
均不显著.
3摇 讨摇 摇 论
农作年限对绿洲农田土壤基本理化性质和线虫
群落组成影响显著. 土壤线虫总数随着农田开垦年
限的增长而增加(图 1),说明随着绿洲农田农作年
限的增加,土壤中增加的有机质含量为线虫提供了
丰富的食物来源,土壤中线虫数量的丰富度与土壤
中的有机质含量存在密切的相关性[21] .在绿洲化过
程中,随着农田开垦时间的增长,人为施用有机肥、
化肥的增加及长期的农业耕作导致植物根系在土壤
中积累,使得耕作时间较长的农田土壤中有机质含
量增加,而未开垦的沙地和开垦时间较短的绿洲农
田由于较低的有机质含量和有限的食物来源,不利
于土壤线虫群落的生存,因此数量较低.线虫总数的
差异性检验结果表明开垦 10 年以后的农田土壤性
状有较大的改变. 食细菌线虫(BF)、植物寄生线虫
(PP)和食真菌线虫(FF)在本研究区域属于优势营
养类群,其包含个体数量多,分布广泛,构成了绿洲
农田土壤线虫群落的主体(表 2). 这一结果与欧伟
等[22]在黄棕壤玉米田中植物寄生线虫为优势营养
类群的研究结果不同,这可能是由于不同的区域气
候环境和土壤类型造成的[1] . 食细菌线虫、植物寄
生线虫类群在各处理中线虫数量与线虫总数具有相
似的变化规律.表明在荒漠开垦为农田的过程中,土
壤线虫群落中食细菌性线虫占绝对优势,其原因是
食细菌性线虫以土壤细菌为营养来源,农田土壤中
大量有机质的输入滋养了丰富的细菌[23] . 而 Van
der Putten等[24]认为,植食性线虫的取食作用,加快
了营养物质从植物向土壤生态系统的流动,促进了
土壤有机质的积累,因此植物寄生线虫(PP)与食细
菌线虫(BF)呈互相促进的关系.本研究中均匀度指
92128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王雪峰等: 黑河中游绿洲不同开垦年限农田土壤线虫群落特征摇 摇 摇 摇 摇 摇
数在未开垦沙地(0 年)、开垦 10 年的农田和老绿洲
农田(>50 年)土样中的数值最低,说明这 3 个时期
开垦农田的土壤线虫群落的均匀度低,稳定性差,而
其他样点具有相对较高的稳定性. 这反映了不同的
土壤环境系统对土壤线虫群落的均匀分布产生了影
响,造成了不同开垦年限农田土壤线虫群落稳定性
的差异.线虫群落的丰富度是衡量一个生态系统生
物多样性的重要指标,许多生态指数的计算都是基
于线虫属的数目或相对多度进行的. 其中优势度指
数是 Simpson在 1949 年利用概率论的原理提出的,
该指数对常见种敏感,稀有种对该指数的影响较
小[25],因此一般情况下均匀度指数越低则优势度指
数越高.优势度指数高,说明该地区土壤线虫的优势
种群较单一,不利于土壤线虫群落的稳定. 0、10 年
和老绿洲农田优势度指数较高,这些点土壤线虫群
落的多样性和稳定性较差,土壤线虫群落趋向单一
化.基于均匀度指数与优势度指数对各采样点土壤
线虫群落特征的分析结果一致(图 3).结合捕食鄄杂
食线虫(OP)在开垦 10 年农田数量的降低,作者认
为开垦 10 年左右的土壤线虫群落组成结构处在荒
漠沙质土壤向熟化的农田土壤的转变阶段. 此结论
与张凤华等[10]利用土壤理化指标分析新疆玛河流
域绿洲农田开垦后土壤环境演变结果基本一致,其
分析结果认为绿洲农田开垦 10 ~ 15 年后土壤质量
开始发生转变,而土壤质量的具体转变年限,因农田
所处区域的具体环境而异,也是今后需继续深入研
究的内容.
线虫成熟度指数综合了土壤中线虫的繁殖能
力、养分需要和生命策略的信息,为特定土壤健康状
态的评价提供了有用的信息,因此作为土壤生态系
统的重要指数而被广泛应用[2] . 成熟度指数值通常
在 1 ~ 4 之间波动,在施肥等外界扰动的情况下通常
为 1,而在未受扰动的条件下通常在 4 左右.在应用
成熟指数评价土壤环境扰动程度时,低的成熟指数
值表明系统扰动强烈,反之则表明系统稳定[20] .
Korthals等[26]提出用 MI2-5来指示环境胁迫所引起
的土壤质量变化,吴东辉等[27]和 Wasilewska[4]则认
为在计算成熟度指数时应把 1 龄线虫也包括在内,
即总成熟度指数(MMI). 而本研究中 MI2-5和 MMI
指数具有相似的变化趋势(图 4),说明 MI2-5和 MMI
在指示荒漠农田的土壤环境扰动情况时具有很好的
统一性,在荒漠沙地开垦为农田的过程中,人类活动
对土壤生态系统扰动的加强,开垦时间较短的农田
受扰动程度低,开垦时间较长的农田(如老绿洲农
田)受扰动最强,农田完全人工化,土壤生态系统结
构单一.另外 MI2-5和 MMI在 10 年点均表现出突然
降低的趋势,再次说明开垦 10 年左右的土壤处在荒
漠沙质土壤向熟化的农田土壤转变阶段.
4摇 结摇 摇 论
随着荒漠沙地开垦为农田时间的增长,土壤基
本理化指标向着熟化的农田土壤方向发展. 各采样
点土壤线虫总数随农田开垦年限的增长而增加,土
壤有机质含量增加,开垦 10 年以后的农田土壤性状
有了较大的改变.食细菌线虫(BF)和植物寄生线虫
(PP)在各开垦年限农田中都是优势营养类群,对各
采样点线虫总量起决定作用.
土壤线虫群落的均匀度指数( J)、优势度指数
(姿)和成熟度指数(MI2鄄5和 MMI)随绿洲农田开垦
年限的不同而发生变化,能够揭示农田开垦过程中
土壤生态系统演变的内在规律,因此可以作为荒漠
绿洲化土壤质量演变的评价指标.
通过对不同开垦年限时间序列上绿洲农田土壤
理化指标和线虫群落的综合分析,可以确定荒漠沙
地土壤经过人为开垦 10 年以后,土壤性质发生较大
程度的改变,农田完全人工化,土壤生态系统结构单
一化发展.开垦 10 年左右的农田土壤系统处在由荒
漠沙质土壤向熟化的农田土壤的转变阶段.
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作者简介摇 王雪峰,男,1979 年生,博士研究生. 主要从事土
壤生态学研究. E鄄mail:wangxuefeng@ Lzb. ac. cn
责任编辑摇 肖摇 红
13128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王雪峰等: 黑河中游绿洲不同开垦年限农田土壤线虫群落特征摇 摇 摇 摇 摇 摇