大连沿海地区海水入侵对土壤线虫的生态影响

王诚楠　张伟东　王雪峰　洪毅

摘 要： 通过对大连市大魏家镇海水入侵区域土壤理化性质测定和线虫群落调查，利用线虫指数研究海水入侵对土壤线虫群落结构的影响。结果表明：在4个样地中共鉴定出27科39个属土壤线虫。其中食细菌类群共16属，占总数49.27%；捕食/杂食类群9属，占总数29.85%。优势属是Acrobeloides、Pletus、Prismatolaimus、Aphelenchus。长期使用受入侵海水污染的地下水进行灌溉，造成该地区土壤盐渍化；土壤有机质和盐度与线虫生态指数存在显著的相关关系，土壤盐度是影响该地区土壤线虫群落结构的主要因素。

关键词：海水入侵；土壤线虫；盐分；生态指数

中图分类号：S154.38+6 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.01.003

人为无节制地抽取地下水，将导致海水与淡水之间的水动力失衡，海水入侵地下水，地下水水质变咸，土壤盐渍化，并对生态环境和社会经济造成极大影响。

土壤线虫是土壤生态系统的重要组分，具有营养类群丰富多样、世代周期较短的特点，是典型的水膜生物，能与外界环境直接作用，对于干扰条件的响应更灵敏[1]，因此常被作为研究土壤环境质量的生物指标。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

大魏家镇位于辽东半岛南端，西邻渤海，是大连市主要的水源地之一。特殊的地质构造以及过度引用地下水灌溉造成该地区海水侵入地下水层，成为大连市海水入侵重点监测区入侵最严重的地段之一。引用受污染的地下水进行灌溉，势必造成土壤盐渍化，最终使土壤生态系统受到破坏。试验样地设在金州区大魏家镇，在取样过程中，利用GPS定位技术按照距海由近至远选取了4个样地，分别为稻香村样地、吴家屯样地、东南屯样地和刘家村样地，地表植被均为玉米田。每个样地为5个样点混合样。取样深度分别为0～5 m、5～10 cm、10～15 cm。对采集到的土壤样品装袋进行冷藏保存，用于线虫提取及土壤理化性质分析。

1.2 土壤理化性质测定

采用1∶5土壤悬液电导法（电导仪法）测定土壤盐分；称重法（烘干法）测定土壤含水量；原子吸收分光光度法测定钾离子、钠离子含量；重铬酸钾—硫酸氧化法测定土壤有机质含量；硝酸淀粉比色法测定土壤硝态氮含量；0.5 mol·L-1 NaHCO3 法测定土壤有效磷；玻璃电极法测定土壤pH值。

1.3 土壤线虫分离、提取、计数

采用淘洗—过筛—浅盘法[2]提取土壤线虫。线虫标本的鉴定依据《中国土壤动物检索图鉴》[3]， 根据土壤含水率，将线虫数量折合每条l00 g干土。

1.4 数据统计

运用Margalef丰富度指数（SR）、Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Pielou均匀度指数（J'）[4-6]来描述土壤线虫群落多样性。采用线虫通路指数（NCR）、成熟度指数（MI）、植物寄生线虫成熟指数（PPI）来研究土壤线虫群落功能类群特征。

1.5 数据分析

数据采用Excel 2003、PRIMER和SPSS17.0进行分析，各处理间土壤线虫的差异利用ANOVA分析。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性质

各样地土壤理化性质分析结果见表1。从表1可以看出，样地间的总盐分差异显著（P<0.05），盐分随距海距离的增加而降低；稻香村样地Na+含量明显低于其他样地（P<0.05）；K+、有机质与盐分呈相反的趋势；硝态氮和全磷含量则与盐分呈相反的趋势。

2.2 土壤线虫群落结构

本研究共调查到土壤线虫9 398条，隶属于土壤线虫门27个科39个属。其中食细菌类群的比例最高，共16属，占总数49.27%；其次为捕食/杂食类群，共9个属，占总数27.85%；植物寄生类群最低。其中优势类群为Acrobeloides、Pletus、Prismatolaimus、Aphelenchus，占总数的41.32%。土壤线虫的群落结构见表2。

2.3 土壤线虫的多样性指数和功能类群指数

多样性指数如表3所示，稻香村的线虫类群数（S）显著低于其他3个样地；线虫密度最大值出现在刘家村样地；优势度表现为刘家村>东南屯>吴家屯>稻香村；其余多样性表征指数在各季节间变化不大。

功能类群指数中，f/b值在稻香村样地和吴家屯样地显著低于其它样地（P<0.05），且f/b值范围处于0.06～0.80之间；通路指数NCR则与f/b值表现相反的趋势；植物寄生线虫成熟度指数PPI指植物寄生线虫r-选择和k-选择的比例，样地间表现为刘家村>东南屯>吴家屯>稻香村；成熟指数MI在各样地间变化不大；PPI/MI 比值反映土壤生态系统对外界干扰恢复程度，不同样地间差异不显著。

2.4 土壤线虫群落与土壤理化性质的相关性

表4结果显示，线虫多样性指数中线虫类群数（S）、密度、均匀度指数（J'）、多样性指数（H'）与土壤有机质含量呈显著正相关，而丰富度指数（SR）则与有机质含量呈显著负相关；密度与pH值呈显著负相关。

土壤的理化性质对线虫的功能类群指数存在着不同程度影响，其中土壤盐度的影响最为显著。Shannon-Wiener指数、f/b指数、NCR指数、MI指数与盐度呈显著负相关，而PPI指数、PPI/MI、BF%和OP%则与盐度呈显著正相关；其次，全磷、pH值与线虫群落的功能类群指数相关性也较为明显。

3 结论与讨论

土壤理化性质是对土壤健康状况的直观反映，大魏家4个样地总盐分均高于尹怀宁等[7]研究的环境背景值，说明该地区土壤盐渍化现象较为明显。4个样地中Na+含量高于环境背景值，而K+含量低于该地区的环境背景值。Na+含量随盐分降低而升高，K+含量则降低，海水入侵导致该地区地下水中Na+含量升高，土地盐渍化，K+降低，造成土壤供肥、保肥能力较差。

本研究共鉴定出线虫39个属，其中食细菌线虫占比例最大，其次为捕食/杂食线虫。土壤线虫群落与土壤理化性质的相关性分析结果表明，食细菌线虫比例与土壤盐分呈极显著正相关，研究显示一定浓度范围内的盐分能够刺激微生物生物量的增加，这可能是以摄取细菌为食的食细菌线虫数量增多的原因；捕食/杂食线虫在食物网中处于较高的营养级，对生境的变化响应相对滞后[8]，因此造成捕食/杂食线虫比例较高。

线虫群落的类群数S、丰富度SR、多样性指数H′和均匀度指数J′与土壤盐分呈显著负相关关系。东南屯和刘家村两个盐分较低的样地线虫类群数和个体密度较高，土壤线虫丰富度和多样性也较高，土壤环境条件优越。

f/b值用于评价碎屑食物网有机质分解的途径，低的f/b值表明食物网具有更高效率的有机质分解和营养转化过程[9]。本研究中f/b值在0.06～0.80之间并且与盐分呈显著负相关，结果表明盐分越高的样地，f/b值越低，有机质分解途径以细菌为主；NCR用于评价真菌和细菌在土壤营养利用途径中的比重，NCR指数与盐分呈极显著正相关，受到海水污染较弱的样地，NCR指数较低，土壤营养含量丰富，食细菌线虫数量较多；Bongers[10]于1990年提出用线虫MI指数和PPI指数反映生态系统稳定性及受干扰影响的程度，又于1997年提出对外界干扰恢复程度反映更为敏感的PPI/MI指数[11]。研究结果显示，PPI指数、PPI/MI指数均与盐分呈显著正相关，PPI、PPI/MI指数随盐分降低而降低，说明海水入侵严重的近海样地受到的干扰剧烈，盐分的降低使植食性线虫数量减少从而导致PPI指数降低。

通过研究得出，线虫群落对受不同程度海水污染的土壤环境产生相应的反应，能够灵敏地指示该地区土壤环境状况和受盐分污染程度。为今后开展线虫群落对被海水污染的土壤响应的研究，为海水污染地区的土壤恢复提供理论依据。

参考文献：

[1] Sochova I， Hofhian J， Holoubek I. Using nematodes in soil ecotoxicology [J]. Environment International， 2006， 32 （3）： 374-383.

[2] Xie H. Taxonomy of plant nematodes[M]. Beijing： Higer Education Press， 2005：40.

[3] Imaz A， Heranadez M A， Arino A H， et al. Diversity of soil nematodes across a Mediterranean ecotone [J]. Appl Soil Ecol， 2002，20：191-198.

[4] Wasilewska L. The effect of age of meadows on succession and diversity in soil nematode communities [J]. Pedobiologia， 1994， 38（1）： 1-11.

[5] Kandji S T， Ogol C， Albrecht A. Diversity of plant-parasitic nematodes and their relationships with some soil physico-chemical characteristics in improved fallows in Western Kenya[J]. Appl Soil Ecol， 2001，18： 143-157.

[6] Yeates G W. Bongers T. Nematode diversity in agroecosystems[J]. Agric Ecosyst Environ， 1999，74： 113- 135.

[7] 尹怀宁， 张德君. 大连市地下水海水污染对土壤生态影响研究初报[J]. 水土保持研究， 2007， 14（3）： 5-6.

[8] 李琪， 梁文举， 姜勇. 农田土壤线虫多样性研究现状及展望[J].生物多样性， 2007， 15 （2）： 134-141.

[9] Ke X，Liang W Y， Yu W T， et al. Community structure and seasonal change of soil microarthropodes in the Lower Reaches of Liaohe River Plain under different land utilization[J]. Chin J Appl Ecof， 2004，15（4）： 600- 604.

[10] Bongers T. The maturity index： An ecological measure of environmental disturbance based on nematode species composition [J]. Oecologia， 1990， 83（1）： 14- 19.

[11] Bongers T， Van Der Meulen H， Korhtals G. Invense relationship between the nematode maturity index and plant parasite index under enriched nutrient conditions [J]. Appl Soil Ecol，1997， 6（2）： 195-199.

本研究共鉴定出线虫39个属，其中食细菌线虫占比例最大，其次为捕食/杂食线虫。土壤线虫群落与土壤理化性质的相关性分析结果表明，食细菌线虫比例与土壤盐分呈极显著正相关，研究显示一定浓度范围内的盐分能够刺激微生物生物量的增加，这可能是以摄取细菌为食的食细菌线虫数量增多的原因；捕食/杂食线虫在食物网中处于较高的营养级，对生境的变化响应相对滞后[8]，因此造成捕食/杂食线虫比例较高。

线虫群落的类群数S、丰富度SR、多样性指数H′和均匀度指数J′与土壤盐分呈显著负相关关系。东南屯和刘家村两个盐分较低的样地线虫类群数和个体密度较高，土壤线虫丰富度和多样性也较高，土壤环境条件优越。

f/b值用于评价碎屑食物网有机质分解的途径，低的f/b值表明食物网具有更高效率的有机质分解和营养转化过程[9]。本研究中f/b值在0.06～0.80之间并且与盐分呈显著负相关，结果表明盐分越高的样地，f/b值越低，有机质分解途径以细菌为主；NCR用于评价真菌和细菌在土壤营养利用途径中的比重，NCR指数与盐分呈极显著正相关，受到海水污染较弱的样地，NCR指数较低，土壤营养含量丰富，食细菌线虫数量较多；Bongers[10]于1990年提出用线虫MI指数和PPI指数反映生态系统稳定性及受干扰影响的程度，又于1997年提出对外界干扰恢复程度反映更为敏感的PPI/MI指数[11]。研究结果显示，PPI指数、PPI/MI指数均与盐分呈显著正相关，PPI、PPI/MI指数随盐分降低而降低，说明海水入侵严重的近海样地受到的干扰剧烈，盐分的降低使植食性线虫数量减少从而导致PPI指数降低。

通过研究得出，线虫群落对受不同程度海水污染的土壤环境产生相应的反应，能够灵敏地指示该地区土壤环境状况和受盐分污染程度。为今后开展线虫群落对被海水污染的土壤响应的研究，为海水污染地区的土壤恢复提供理论依据。

参考文献：

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本研究共鉴定出线虫39个属，其中食细菌线虫占比例最大，其次为捕食/杂食线虫。土壤线虫群落与土壤理化性质的相关性分析结果表明，食细菌线虫比例与土壤盐分呈极显著正相关，研究显示一定浓度范围内的盐分能够刺激微生物生物量的增加，这可能是以摄取细菌为食的食细菌线虫数量增多的原因；捕食/杂食线虫在食物网中处于较高的营养级，对生境的变化响应相对滞后[8]，因此造成捕食/杂食线虫比例较高。

线虫群落的类群数S、丰富度SR、多样性指数H′和均匀度指数J′与土壤盐分呈显著负相关关系。东南屯和刘家村两个盐分较低的样地线虫类群数和个体密度较高，土壤线虫丰富度和多样性也较高，土壤环境条件优越。

f/b值用于评价碎屑食物网有机质分解的途径，低的f/b值表明食物网具有更高效率的有机质分解和营养转化过程[9]。本研究中f/b值在0.06～0.80之间并且与盐分呈显著负相关，结果表明盐分越高的样地，f/b值越低，有机质分解途径以细菌为主；NCR用于评价真菌和细菌在土壤营养利用途径中的比重，NCR指数与盐分呈极显著正相关，受到海水污染较弱的样地，NCR指数较低，土壤营养含量丰富，食细菌线虫数量较多；Bongers[10]于1990年提出用线虫MI指数和PPI指数反映生态系统稳定性及受干扰影响的程度，又于1997年提出对外界干扰恢复程度反映更为敏感的PPI/MI指数[11]。研究结果显示，PPI指数、PPI/MI指数均与盐分呈显著正相关，PPI、PPI/MI指数随盐分降低而降低，说明海水入侵严重的近海样地受到的干扰剧烈，盐分的降低使植食性线虫数量减少从而导致PPI指数降低。

通过研究得出，线虫群落对受不同程度海水污染的土壤环境产生相应的反应，能够灵敏地指示该地区土壤环境状况和受盐分污染程度。为今后开展线虫群落对被海水污染的土壤响应的研究，为海水污染地区的土壤恢复提供理论依据。

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[10] Bongers T. The maturity index： An ecological measure of environmental disturbance based on nematode species composition [J]. Oecologia， 1990， 83（1）： 14- 19.

[11] Bongers T， Van Der Meulen H， Korhtals G. Invense relationship between the nematode maturity index and plant parasite index under enriched nutrient conditions [J]. Appl Soil Ecol，1997， 6（2）： 195-199.