葉嘉齊 肖以華 佟富春

（1.廣東省嶺南綜合勘察設計院，廣東 廣州510599；2.中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州510520；3.華南農業(yè)大學，廣東 廣州510642）

毛棉杜鵑Rhododendron moulmainense，屬杜鵑花科Ericaceae 杜鵑屬被子植物，外形為灌木或小喬木，傘狀花序，花冠淺紫色、粉紅色或紅白?；ㄆ?-6 月，果期7-12 月，是我國常見的杜鵑屬園林觀賞植物[1]。線蟲是線形動物的總稱，常存在于土壤生態(tài)系統(tǒng)中，充當分離分解的角色，能礦化土壤中的營養(yǎng)物質，轉化微生物養(yǎng)分、維持地下土壤生態(tài)平衡，促進植物生長[2]。同時，植食性寄生線蟲對植物根系的生長也會帶來不良影響，甚至誘發(fā)植物病害導致植物減產。這與土壤線蟲活動及其代謝循環(huán)效應有密不可分的關系，也跟植物寄生線蟲分泌以及排泄引起植物生理生化反應有關[3]。

土壤線蟲是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡和功能發(fā)揮至關重要[4]。本研究從土壤生物角度入手，研究線蟲活動對植株生長的影響，能為立地條件改良提供科學有效的生物方法，為土壤生態(tài)系統(tǒng)和線蟲群落研究等領域提供詳實的數據參考，對林業(yè)生產和種質培育具有積極意義。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

深 圳 梧 桐 山 國 家 森 林 公 園 位 于113°17’E～114°18’E，22°23’N～22°43’N，為 丘 陵 地 帶，東北部高、西南部低，地質結構主要由花崗巖、砂巖和一些變質巖組成，泥土由砂壤土和中壤土組成[5]。梧桐山是亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為22.5℃，年平均降水量為1 966.5 mm[6]。

梧桐山是南亞熱帶典型的常綠闊葉林，生物多樣性豐富，共有野生動物24 目64 科196 種，高等植物232 科762 屬1 378 種。喬木層包括黎蒴Castanopsis fissa、浙江潤楠Machilus chekiangensis、楓香Liquidambar formosana等，下木層主要是毛棉杜鵑、銀柴Aporosa dioica和九節(jié)Psychotria rubra等[7]，植物種類豐富，景觀價值較高。

在深圳梧桐山毛棉杜鵑林分更新的研究中，通過設置標準地和幼苗樣方進行喬木層和更新層樣方調查，發(fā)現6 塊樣方地中僅有2 塊出現幼苗，表明其天然更新能力較差[8]。

1.2 研究方法

梧桐山土壤線蟲調查取樣時間為2018 年11月23 日－28 日，根據毛棉杜鵑植株死亡率的差異，選擇4 種不同生長類型的毛棉杜鵑林，即好（死亡率≤25%）、中（50%≤死亡率＜25%）、差（100%＜死亡率＜50%）、極差（死亡率=100%）4種樣地，對應A、B、C、D 樣地，樣地面積10 m×10 m。

獲取土樣品的時候選擇環(huán)刀（d=5 cm)，任意選取采樣點，分別在凋落物層、0～10 cm 層、10～20 cm3 個層次的土壤中取樣，重復3 次。每一個樣本約250 g，放入標記袋后快速送回實驗室。每份樣品取100 g，用貝爾曼漏斗法[9]分離，選擇倒置顯微鏡對線蟲分類，并鑒定其屬。按照土壤水分，將土壤線蟲數量換算成每100 g 干土的土壤線蟲數量。

按照線蟲的食性或消化道種類將其分為以下4個營養(yǎng)組:食細菌組（BF）、食真菌組（FF）、植食性組（PF）、捕食性組（PP）。優(yōu)勢地位在各個群體數量中分為：個體數量占總捕獲量十分之一以上的是優(yōu)勢屬（+++），占總捕獲量百分之一到十分之一的是普通屬（++），占總捕獲量不到百分之一的是稀有屬（+）[10]。

1.3 數據處理

1.3.1 土壤線蟲群落優(yōu)勢度 ①樣地線蟲屬比例：GP=Di/Si，即4 個樣地各屬線蟲占樣地線蟲總數的比例。②樣地線蟲營養(yǎng)類群比例：NP=Ni/Si，即4 種樣地中各營養(yǎng)類群占樣地線蟲總數的比例。

1.3.2 土壤線蟲生態(tài)學指數 ①辛普森優(yōu)勢度指數（Simpson dominance index）：C=ΣPi2，是用來表達群落組成狀況的指標，C值越大，則表示群落個體越集中，相反則表示越分散[11]。

②密度－類群指數（Density-group index）：DG=(g/G)ΣDiCi/DimaxC，值越大則表明土壤生物多樣性越大。

③香農多樣性指數（Shannon-Wiener）：H′=-ΣPi·lnPi，H′ 越大時，群落多樣性越大。

④Pielou 均勻度指數（Pielou evenness index）：J=H′/H′max，其中H′max=lnS，表示香農多樣性指數在保持數目不發(fā)生更改的情況下所能達到的最高值。

⑤瓦斯勒斯卡指數（Wasilewska index）：WI=(BF+ FF ) / PF，在WI 大于1 的情況下，其值越高，土壤就越健康；在WI 的值為1 時，土壤健康水平為普通；在WI 小于1 的情況下，其值越小，土壤健康水平越差。

⑥線蟲通路指數（Nematode channel ratio）：NCR=BF/(BF+FF)，當其值為0 時表示分解過程完全由真菌控制，當其值為1 是則表示分解過程完全由細菌控制[12]。

⑦自由生活線蟲成熟度指數（Maturity index）：MI=Σcpi·pi，c-p 值指的是線蟲生活對策指標，數值上分為1-5，c-p1 類線蟲比較能夠忍受干擾，生活史極短，卵量巨大；c-p2 也叫機會主義者，生活史較短，卵量大，較耐污染和環(huán)境壓力；c-p3 生活史較長，對環(huán)境壓力較敏感；c-p4生活史長，對環(huán)境壓力敏感；c-p5 則為典型的對策者，生活史很長，卵量小，對污染和環(huán)境壓力極為敏感。較大的MI 值表示土壤生態(tài)系統(tǒng)擁有較大的成熟程度，而較低的MI 值為生態(tài)系統(tǒng)破壞和退化的征兆。

⑧植食性線蟲成熟度指數（Plant-parasites maturity index）：PPI=Σcpi·pi，較高的數值表示遭遇干擾，MI/PPI 數值會隨著干擾加劇而增大[13]。

ANOVA 分析和線性相關性分析采用 SPSS 13.0 軟件進行。當P小于0.05 時，ANOVA 分析認為差異顯著，當P＜0.01 時，ANOVA 分析認為差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 土壤線蟲群落分析

4 種樣地共分離鑒定出土壤線蟲5 213 頭，分屬30 科56 屬，包括食細菌線蟲18 屬，食真菌線蟲8 屬，植食性線蟲14 屬，捕食性線蟲16屬。優(yōu)勢屬為盆咽屬Panagrolaimus，占總捕獲量12.90%；常見屬包括繞線屬Plectus、麗突屬Acrobeles和頭葉屬Cephalobus等27 屬，占捕獲個體總數77.96%；稀有屬包括擬麗突屬Acrobeloide、板唇屬Chilopacus和雙胃屬Diplogaster等28 屬，占捕獲個體總數9.14%。

在生長情況為“好”的樣地（記為A）中，共有44 屬1 699 頭，包括食細菌線蟲18 屬、食真菌線蟲7 屬、植食性線蟲7 屬和捕食性線蟲12屬。食細菌線蟲比例最高，植食性線蟲的體量與捕食性線蟲相當，食微線蟲（包括食細菌線蟲和食真菌線蟲）比例高出植食性和捕食性線蟲總數14.66%（圖1、表1）。

表1 樣地A 土壤線蟲優(yōu)勢度Table 1 Soil nematode’s dominance of plot A

生長情況為“中”的樣地（記為B）中，共有31 屬1 430 頭線蟲，食細菌線蟲11 屬、食真菌線蟲5 屬、植食性線蟲5 屬、捕食性線蟲10 屬。食細菌線蟲比例最大，相較樣地A，生長情況中等的樣地B 植食性線蟲比例更低，捕食性線蟲比例更高，食微線蟲比例較植食性和捕食性線蟲比例之和高出20.42%（表2 和圖1）。

表2 樣地B 土壤線蟲優(yōu)勢度Table 2 Soil nematode’s dominance of plot B

生長情況為“差”的樣地（記為C）中，共有22 屬702 頭線蟲，食細菌線蟲8 屬、食真菌線蟲2 屬、植食性線蟲2 屬、捕食性線蟲8 屬。優(yōu)勢屬的柄端球屬Paurodontus和前矛線屬Prodorylaimus分別屬于植食性和捕食性線蟲，此兩類線蟲占比最大。食微線蟲僅占22.5%，比植食性和捕食性線蟲比例之和低55%（表3 和圖1）。

圖1 各樣地土壤線蟲營養(yǎng)類型統(tǒng)計Figure 1 Statistics of soil nematode’s nutrition types in the plots

生長情況為“極差”的樣地（記為D），毛棉杜鵑植株已經死亡。檢測出土壤線蟲共計33 屬1 382 頭，其中食細菌線蟲12 屬，食真菌線蟲2屬，植食性線蟲11 屬，捕食性線蟲8 屬。樣地D的食細菌線蟲所占比例最大，超過50%，食微線蟲占絕對主導且較樣地A、B 分別高出10.11%和7.23%；植食性線蟲跟捕食性線蟲比例接近，但較樣地A、B 低。樣地中食微線蟲比其它兩類線蟲比例之和高出34.78%（表4 和圖1）。

表4 樣地D 土壤線蟲優(yōu)勢度Table 4 Soil nematode’s dominance of plot D

2.2 土壤線蟲生態(tài)指數分析

在進行土壤線蟲生態(tài)指數分析時，發(fā)現樣地D 的情況較為特殊，樣地中的毛棉杜鵑已經死亡，指數相關度與另外3 個樣地存在顯著差異，因此在生態(tài)指數分析中將對樣地D 進行區(qū)別討論。A、B、C 3 塊樣地的線蟲生態(tài)指數分析結果如下。

2.2.1 辛普森優(yōu)勢度指數分析 A、B、C3 個樣地辛普森優(yōu)勢度指數分別為0.05、0.07、0.14，即CC＞CB＞CA。樣地A 集中度最低，毛棉杜鵑生長情況最好，樣地C 集中度最高，毛棉杜鵑生長情況較差。方差分析P=0.003，小于0.01，表示值之間的差異極顯著，可以認為土壤線蟲優(yōu)勢度大小對毛棉杜鵑生長有較大的影響，優(yōu)勢度越大，土壤線蟲集中度越高，毛棉杜鵑生長情況越差。

2.2.2 密度－類群指數分析 土壤動物群落組成極其復雜，各群體之間存在一定程度的克制，然而更為重要的是互相依賴和互不干涉，多樣性分析應首先采用密度－類群指數分析方法[11]。計算結果顯示，3 個樣地土壤線蟲密度－類群指數分別為15.01、9.14、3.12，即DGA＞DGB＞DGC，該 結果在一定程度上反映出毛棉杜鵑生長：樣地A 的DG 指數最高，毛棉杜鵑生長最好；樣地B 的DG指數次之，毛棉杜鵑生長情況為“中”；樣地C 的DG 值較另外兩個樣地的低，對應的毛棉杜鵑生長情況為差。方差分析發(fā)現P=0.026＜0.05，可認為土壤線蟲的類群－密度指數與毛棉杜鵑生長顯著相關。

2.2.3 多樣性指數和均勻度指數分析 香農多樣性指數是以種類數量和個體數量分配因素為基礎的多樣性分析方法[11]。類群內群體分布的一致性是體現類群多樣性的一個重要標志。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性會隨著物種豐富度和物種多樣性的上升而增加[14]，物種多樣性能提升生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力和更新能力，對于促進生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮和系統(tǒng)中各個物種的生長具有不可替代的重要意義[15]。

從表5 得出的結果來看，A、B、C3 個樣地香農多樣性指數大小依次為H′A＞H′B＞H′C，而分別對應的毛棉杜鵑生長情況為好、中和差，方差分析發(fā)現P=0.001＜0.01，即差異極顯著，可以認為隨著香農多樣性指數的提高，毛棉杜鵑生長情況逐漸得到改善。對于均勻度指數，樣地A、B數值接近，而樣地C 數值明顯低于樣地A、B，對均勻度指數作方差分析，得出P=0.019＜0.05，數值表明3 個樣地均勻度與毛棉杜鵑生長顯著相關。

表5 樣地香農多樣性指數和均勻度指數Table 5 Shannon-Wiener and pielou evenness index of the plots

2.2.4 瓦斯勒斯卡指數分析 瓦斯勒斯卡指數（WI）是反映土壤線蟲種群結構組成與土壤健康程度的數據[16]。計算結果顯示A、B、C 這3 個樣地中，瓦斯勒斯卡指數分別為2.61、5.01、0.56，即WIB＞WIA＞WIC，體現了各個樣地的土壤健康狀況：4 個樣地中只有樣地C 數值小于1，說明其土壤健康狀況最差，對應毛棉杜鵑生長情況為差；其次是樣地A 和樣地B，這兩個樣地數值均大于1，土壤健康狀況良好，毛棉杜鵑生長情況樂觀。方差分析結果顯示P=0.07＞0.05，瓦斯勒斯卡指數WI 所反映的土壤健康狀況跟毛棉杜鵑生長情況相關不顯著。

2.2.5 線蟲通路指數分析 線蟲通路指數（NCR）是一個體現由線蟲在土壤中的分解過程起主導作用的指標，反映出不同分解路徑中的相對重要性，通過以細菌為食的線蟲和以真菌為食的線蟲的比值來所構成。線蟲通路指數值域為NCR ∈{0,1}，求得NCR 值都接近1，即分解過程均由細菌主導。方差分析得出P=0.496＞0.05，線蟲通路指數與毛棉杜鵑生長相關不顯著。

2.2.6 線蟲成熟度指數分析 線蟲的成熟指數由兩個指標組成：自由生活線蟲的成熟指數（MI）和植食性線蟲的成熟指數（PPI），是土壤擾動和外部壓力的指數。自由生活線蟲是一類營自由方式生活、對植物或動物不會造成嚴重危害的一類線蟲[17]，根據營養(yǎng)種類的不同，分為食細菌線蟲、食真菌線蟲和捕食性線蟲。

分析A、B、C3 個有毛棉杜鵑生長的樣地，表6 計算結果顯示自由生活線蟲成熟度指數大小為MIB＞MIA＞MIC，方 差 分 析P=0.053＞0.05，可以認為毛棉杜鵑生長情況與自由生活線蟲成熟度指數相關不顯著。植食性線蟲成熟度指數大小為PPIC＞PPIA＞PPIB，方差分析P=0.034＜0.05，即認為毛棉杜鵑生長情況與植食性線蟲成熟度指數顯著相關。

表6 樣地線蟲成熟度指數Table 6 Nematode maturity index of sample plots

表7 4 個樣地8 項線蟲生態(tài)指數分析結果Table 7 Analysis results of 8 nematode ecological indexes in 4 sample plots

3 結論與討論

3.1 當食微線蟲與植食-捕食性線蟲的比例差控制在一個合理的范圍內時，有利于毛棉杜鵑生長，食細菌線蟲可以提高土壤原始氮，促進植物生長[18]；而當植食性跟捕食性線蟲占據絕對主導時，毛棉杜鵑生長不良。毛棉杜鵑死亡時，食微線蟲比例最大，這跟食微線蟲代謝分解和對土壤二氧化碳、甲烷等具有吸收和排放作用有密切關系[19]，土壤碳、氮、磷等元素會導致植物多樣性產生明顯的空間異質[20]。

辛普森優(yōu)勢度指數、密度－類群指數、香農多樣性指數、Pielou 均勻度指數，反映了土壤線蟲群落的多樣性。在方差分析中4 項指標均為差異顯著，可認為毛棉杜鵑生長情況跟土壤線蟲群落多樣性有密切的關聯。

瓦斯勒斯卡指數WI 和線蟲通路指數NCR，根據這兩項指數的P-value，在數值上認為土壤健康程度和分解途徑對毛棉杜鵑生長相關不顯著。

根據自由生活線蟲成熟度與植食性線蟲成熟度指數方差分析，毛棉杜鵑生長顯然與后者更為顯著相關。植食性線蟲成熟度指數PPI 指數越大，毛棉杜鵑生長情況越不樂觀。

3.2 樣地D 在營養(yǎng)類型組成、優(yōu)勢度、密度－類群指數和香農多樣性指數均接近于A、B 樣地水平，而均勻度、線蟲通路指數和線蟲成熟度指數等指標則沒有明顯規(guī)律。兩項分析均不符合毛棉杜鵑生長情況的理論預期。

進一步分析樣地D 土壤線蟲的群落組成，發(fā)現食細菌線蟲比例異常過高，表明土壤細菌含量在某個時間內明顯升高。當毛棉杜鵑死亡后，根系開始腐爛分解，細菌和真菌數量上升的同時增加了食微線蟲的數量，從而導致該樣地土壤線蟲比例失衡，造成營養(yǎng)類型在數量上過度集中而導致樣地土壤生態(tài)系統(tǒng)的退化[21]。