孔 云，張 婷，李 剛，楊殿林，趙建寧，張貴龍，王麗麗，修偉明

(1.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，農(nóng)業(yè)部產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量重點實驗室，天津市農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點實驗室，天津市農(nóng)田生態(tài)與環(huán)境修復(fù)技術(shù)工程中心，天津 300191；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學 植物保護學院，遼寧 沈陽 110866)

土壤線蟲在食物網(wǎng)中扮演著重要的生態(tài)角色[1]，對生境變化敏感，具有監(jiān)測土壤系統(tǒng)過程和狀況的潛力，因此，常被用作土壤干擾程度的指示性動物[2]。土壤線蟲類群和個體數(shù)在不同土壤中或同一土壤不同植被類型下表現(xiàn)出明顯的差異，土壤線蟲群落受農(nóng)田不同施肥管理措施的影響亦不同。氮肥的使用改變了土壤理化性質(zhì)[3]，對線蟲群落組成的影響較大[4]，大量施用氮肥可降低線蟲總量和不同營養(yǎng)類群線蟲的數(shù)量，導致土壤線蟲多樣性降低，不利于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的長期可持續(xù)發(fā)展[5]。有機肥與化肥配施是農(nóng)田營養(yǎng)管理的重要措施，可改變土壤理化和生物學性狀，進而影響到土壤質(zhì)量和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能，有利于促進農(nóng)田生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量[6-7]。已有研究發(fā)現(xiàn)，不同耕作和管理方式下，有機肥與化肥配施對土壤線蟲的影響結(jié)果也不盡相同[8-10]。

本試驗主要研究有機肥與化肥配施對華北潮土區(qū)玉米田土壤線蟲的影響，旨在探尋不同用量化肥與有機肥配施對土壤線蟲群落的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗點位于農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所武清野外科學試驗站(39°21′N，117°12′E)，年平均氣溫11.6 ℃，活動積溫4 187.6 ℃，年降水量520～660 mm，土壤類型為潮土。土壤基本理化性質(zhì)為pH 值7.58，全碳含量10.83 g/kg，全氮含量1.18 g/kg，全磷含量0.72 g/kg，硝態(tài)氮含量19.95 mg/kg，銨態(tài)氮含量5.06 mg/kg，速效磷含量18.6 mg/kg，速效鉀含量50.67 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，于2010年開始進行對照A0(不施肥)、單施有機肥A1(有機肥15 t/hm2)、化肥減量50%配施有機肥A2(有機肥15 t/hm2；N 基肥55.2 kg/hm2、追肥36.8 kg/hm2；P2O581.0 kg/hm2；K2O 75.0 kg/hm2)、常規(guī)量化肥配施有機肥A3(有機肥15 t/hm2；N基肥117.3 kg/hm2、追肥78.2 kg/hm2；P2O581.0 kg/hm2；K2O 75.0 kg/hm2)、化肥增量50%配施有機肥A4(有機肥15 t/hm2；N基肥172.5 kg/hm2、追肥115.0 kg/hm2；P2O581.0 kg/hm2；K2O 75.0 kg/hm2)、單施化肥A5(N基肥117.3 kg/hm2、追肥78.2 kg/hm2；P2O581.0 kg/hm2；K2O 75.0 kg/hm2)。每個處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積為400 m2，各小區(qū)間隔50 cm。有機肥由牛糞和雞糞混合堆腐而成；氮肥為尿素(N，46.4%)，磷肥為過磷酸鈣(P2O5，12%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O，50%)；有機肥和磷鉀肥作基肥，氮肥60% 作基肥，40%在玉米小喇叭口期作追肥施入。田間管理同一般大田生產(chǎn)。種植制度為冬小麥-夏玉米輪作。

1.3 樣品采集

2015年9月底采集土壤樣品。采集時，去除地表雜物，分別隨機劃分3個區(qū)域，在近玉米株處選擇面積為50 cm×50 cm的樣點，用100 cm3土壤取樣器取0～15 cm土層樣品，放入封口袋中密封帶回。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤線蟲的分離與鑒定 稱取50.0 g鮮土采用淺盤法分離土壤線蟲。用立體顯微鏡對線蟲進行計數(shù)，折算為100 g干土中的數(shù)量。此外，每個樣本隨機選擇100條線蟲(不滿100條的全部鑒定)，根據(jù)《中國土壤動物檢索圖鑒》線蟲形態(tài)分類鑒定法[11]，在高倍鏡(200×)下進行分類鑒定到屬。根據(jù)線蟲形態(tài)特征進行營養(yǎng)類型分類，根據(jù)線蟲的生活史確定其c-p值[12]。

1.4.2 線蟲群落分析 根據(jù)其分類計算線蟲的生態(tài)指標及結(jié)構(gòu)指數(shù)[12-16]。線蟲豐度以每100 g干土中線蟲總數(shù)表達；土壤線蟲的相對豐度(RA)為該屬線蟲數(shù)量占本處理中總線蟲屬數(shù)量的比例；各營養(yǎng)類群相對豐度分別為每100 g土中植食性線蟲、食細菌性線蟲、食真菌性線蟲、捕食性線蟲和雜食-捕食性線蟲占線蟲總量的百分比；Shannon-Wiener 多樣性指數(shù):H=-∑pilnpi(i=1，2，3，…，S), 其中pi是樣本中第i個分類單元中個體數(shù)占線蟲總個體數(shù)量的比例；Pielon均勻度指數(shù)J=H/lnS, 其中，H為Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)，S為鑒定分類單元的數(shù)目；Simpson優(yōu)勢度指數(shù)：λ=∑pi2, 其中，pi為第i個分類單元中個體數(shù)占線蟲總個體數(shù)量的比例；富集指數(shù)EI=100×(e/(e+b)), 式中，b主要指Ba2和Fu2這2個類群，e主要指Ba1和Fu2這2個類群；結(jié)構(gòu)指數(shù)SI=100×(s/(s+b)), 式中,s包括Ba3-Ba5、Fu3-Fu5、Om3-Om5、Ca2-Ca5類群；線蟲通路指數(shù)NCR=NB/(NB+NF), 式中,NB指食細菌性線蟲的數(shù)量，NF指食真菌性線蟲的數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥措施對線蟲群落組成的影響

整個調(diào)查期共鑒定土壤線蟲18個屬(表1)，其中,包括8個食細菌性線蟲、3個食真菌性線蟲、2個雜食-捕食性線蟲和5個植食性線蟲。不同處理線蟲類群數(shù)不同，A0、A1、A2、A3、A4、A5依次為：16，17，18，16，15，14個屬，與不施肥A0處理相比，單施有機肥A1線蟲類群數(shù)增加6.25%，而單施化肥A5降低了12.50%，二者配施處理A2、A3和A4分別變化了12.50%，0.00%和-6.25%，說明有機肥能促進線蟲類群數(shù)，而化肥降低線蟲類群數(shù)，二者配施線蟲類群數(shù)隨化肥施用量的增加而降低。不同處理的線蟲優(yōu)勢屬存在差異，螺旋線蟲屬(Helicotylenchus)在所有處理中均為優(yōu)勢屬；擬麗突線蟲屬(Acrobeloides)在A1和A5中為優(yōu)勢屬；真頭葉線蟲屬(Eucephalobus)在A0中為優(yōu)勢屬；原桿線蟲屬(Protorhabditis)在含有基肥處理A1～A4中為優(yōu)勢屬；盤咽線蟲屬(Discolaimus)在A4和A5中為優(yōu)勢屬。土壤線蟲營養(yǎng)類群在不同處理亦有差異，食細菌線蟲、食真菌線蟲、雜食-捕食性線蟲和植食性線蟲分別在A1、A5、A5和A3中豐度最高，分別為47.67%，6.67%，16.33%和53.00%。

表1 不同施肥處理玉米田土壤線蟲的豐度Tab.1 Abundance of soil nematodes of different genus under different treatments %

注：+++.RA>10%,為優(yōu)勢屬；++.1%≤RA≤10%，為常見屬；+.RA<1%,為稀有屬。

Note:+++.RA>10%,dominant genera;++.1%≤RA≤10%,common genera;+.RA<1%,rare genera.

2.2 不同施肥措施對土壤線蟲營養(yǎng)類群的影響

不同施肥處理對土壤線蟲總量及各營養(yǎng)類群線蟲數(shù)量動態(tài)變化如圖1所示。不同營養(yǎng)類群對施肥處理的響應(yīng)不同，除食真菌性線蟲在A2處理顯著高于A1和A4處理(P<0.05)外，線蟲總量及其他營養(yǎng)類群在處理間均無顯著差異(P>0.05)。有機肥與化肥配施處理A2～A4中，線蟲總量(圖1-A)、食細菌性線蟲數(shù)量(圖1-B)、食真菌性線蟲數(shù)量(圖1-C)均隨化肥施入量的增加而降低，表明過多的化肥混施不利于其生長繁殖。所有處理中，A2處理的線蟲總量、食細菌性線蟲和食真菌性線蟲數(shù)量均高于其他處理，植食性線蟲數(shù)量也僅次于A3處理，表明化肥減量50%與有機肥配施可促進線蟲數(shù)量的增加；A5的線蟲總量、食細菌性線蟲、雜食-捕食性線蟲和植食性線蟲數(shù)量均最低，表明單施化肥降低了線蟲數(shù)量。

不同處理間不同字母代表差異顯著(P<0.05)。Different letters in the different treatment meant significant difference at 0.05 level.

2.3 不同施肥措施對土壤線蟲生態(tài)指數(shù)的影響

不同施肥措施下土壤線蟲各生態(tài)學指數(shù)動態(tài)變化如表2所示。多樣性指數(shù)(H′)在A3處理顯著低于A0、A1、A2處理(P<0.05)，均勻度指數(shù)(J)在A3處理顯著低于其他各處理(P<0.05)，而優(yōu)勢度指數(shù)在A3處理顯著高于其他處理(P<0.05)，表明常規(guī)化肥配施有機肥處理土壤線蟲具有高度優(yōu)勢度和較低的均勻度和多樣性。各處理的富集指數(shù)(EI)值波動較大，處理A1～A5均顯著高于對照A0(P<0.05)，且有機肥處理A1～A4均高于單施化肥A5，其中,A2、A3處理與A5差異達顯著水平(P<0.05)，表明施肥處理區(qū)養(yǎng)分狀況優(yōu)于對照區(qū)，而含有機肥處理亦優(yōu)于單施化肥處理區(qū)。結(jié)構(gòu)指數(shù)(SI)在處理間差異均不顯著(P>0.05)，其中,A1～A4處理中EI值和SI值均大于50，表明受干擾程度較小，食物網(wǎng)成熟穩(wěn)定；而A0、A5均表現(xiàn)為EI<50，SI>50，表明食物網(wǎng)養(yǎng)分狀況差，食物網(wǎng)正在形成，進一步說明有機肥處理對食物網(wǎng)成熟穩(wěn)定有促進作用。線蟲通道指數(shù)值均較高，表明所有處理中土壤有機質(zhì)分解過程以細菌通道為主，土壤食物網(wǎng)有機質(zhì)分解和營養(yǎng)轉(zhuǎn)化效率較高；A5處理NCR顯著低于其他處理(P<0.05)，表明單施化肥明顯降低了細菌分解途徑。

表2 不同處理下的土壤線蟲生態(tài)指標Tab.2 Ecological indices of soil nematode community in different treatments

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters in the different treatment meant significant difference at 0.05 level.

3 結(jié)論與討論

有機肥的使用能減少化肥過量施用所帶來的環(huán)境問題，提高土壤肥力，增加作物產(chǎn)量，給土壤動物提供穩(wěn)定的土壤條件[17]。土壤線蟲群落分析已成為指示土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化的有力工具[18]。不同施肥措施對土壤理化性質(zhì)的改變可以直接或間接通過影響植物生長或微生物活動而影響線蟲的豐度和群落結(jié)構(gòu)[19]。研究發(fā)現(xiàn)，與單施化肥相比，有機肥與化肥配施能明顯增加土壤線蟲總量[19-21]，本研究中，有機肥與化肥配施土壤線蟲豐度也高于單施化肥，但差異不顯著(P>0.05)，可能是由于有機肥與化肥配施的比例不同。Liu等[22]和劉艷軍等[23]研究表明，有機肥、化肥的施用能顯著降低線蟲總量，本研究中，單施化肥、單施有機肥線蟲數(shù)量與對照相比均呈下降趨勢，但未達到顯著水平(P>0.05)。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，在有機肥與化肥配施過程中，線蟲總量隨化肥施用量的增加呈下降趨勢，可能是由于土壤酸化和化肥中氨毒害等直接作用對土壤線蟲造成了危害[24-25]。各處理中植食性線蟲豐度依次為A3(53.00%)>A2(48.33%)>A0(43.67%)>A4(41.67%)>A1(38.67%)>A5(35.00%)，表明有機肥與化肥合理配施(A3和A2)可促進植食性線蟲豐度升高，而單施有機肥(A1)或化肥(A5)以及有機肥與高量化肥配施(A4)均導致植食性線蟲豐度下降，這可能是有機肥與適量化肥配施不僅增加了土壤養(yǎng)分，還增加了植物的生物量，尤其是根部生物量，為植食性線蟲提供了豐富食物[26]，促進了優(yōu)勢種群數(shù)量的增加。而大量化肥的使用抑制了植食性線蟲[22,27-28]，可能是化肥產(chǎn)生了一些對植食性線蟲有害的物質(zhì)抑制了其生長繁殖[26]。另外，植食性線蟲與土壤有機質(zhì)含量呈顯著負相關(guān)[29]，混施中隨化肥施用量的增多植食性線蟲呈明顯下降趨勢，可能是由于土壤中有機質(zhì)含量隨混施化肥量的增多而增加。研究發(fā)現(xiàn)，食細菌性線蟲在有機肥處理區(qū)明顯大于化肥處理區(qū)[6]，本試驗混施處理中食細菌性線蟲高于單施化肥處理，表明有機肥在混施處理中可促進食細菌線蟲生存繁殖?；焓┨幚碇惺痴婢跃€蟲隨化肥增多顯著降低(P<0.05)，這可能是由于化肥中氮的增多抑制了土壤真菌生物量[30]，從而顯著降低了食真菌線蟲豐度。

土壤線蟲群落的不同生態(tài)指標對不同施肥處理的響應(yīng)存在差異，表明各處理對土壤線蟲群落的生態(tài)指標產(chǎn)生了不同的影響。有機肥、化肥均能顯著增加線蟲的多樣性指數(shù)(H)[31]，本試驗中單施有機肥較對照多樣性指數(shù)(H)有所提高，但有機肥與化肥配施中線蟲多樣性指數(shù)(H)隨化肥施用量的增加而降低，這是由于混施中化肥大量地施用對線蟲多樣性有抑制作用；與單施有機肥相比，有機肥與少量化肥配施降低了線蟲均勻度指數(shù)，這可能是由于化肥的使用降低了線蟲多樣性所致[32]，表明化肥的大量使用簡化了線蟲群落結(jié)構(gòu)與功能[22]。從調(diào)查結(jié)果來看，有機肥的施用對食物網(wǎng)成熟穩(wěn)定有促進作用，一方面由于有機肥為食物網(wǎng)提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，另一方面顯著增加了食細菌性線蟲、食真菌性線蟲、雜食/捕食性線蟲數(shù)量[8]，表明有機肥的使用可以增加土壤肥力，緩沖土壤壓力，提高食物網(wǎng)穩(wěn)定性，維持土壤食物網(wǎng)功能[22]。單施化肥明顯降低了細菌分解途徑，這可能是由于長期施肥增加了食真菌與食細菌線蟲的比例[32]，提高了真菌分解途徑，從而降低了細菌分解途徑。施肥后還顯著增加了土壤富集指數(shù)(EI)(P<0.05)，反映施肥后明顯增加了食物供應(yīng)，改善了土壤養(yǎng)分狀況[33]。

綜上所述，單施化肥降低了線蟲種類、總量及各營養(yǎng)類群數(shù)量，不利于食物網(wǎng)成熟穩(wěn)定。有機肥和化肥配施處理中，線蟲總量、食細菌性線蟲、食真菌性線蟲隨化肥施用量的增加呈下降趨勢，植食性線蟲、雜食/捕食性線蟲豐度呈先增加后降低的變化趨勢?；蕼p量50%配施有機肥對線蟲群落有促進作用，而化肥增量50%配施有機肥對線蟲數(shù)量及種類有明顯的抑制作用，常規(guī)化肥配施有機肥降低了物種的均勻分布，使物種多樣性下降，不利于線蟲群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。