昆明烟区土壤线虫数量与环境因子的Mantel Test分析

摘要：为进一步明确昆明烟区影响线虫的环境因素，于2022年采集云南昆明烟区8个县（市、区）64个乡镇的320个植烟土壤样品，调查与测定样品采集地的海拔、土壤线虫数量以及土壤理化性质（pH值及有机质、水解性氮、速效钾和有效磷含量），并探讨土壤线虫数量与植烟土壤环境因子之间的潜在关系。结果表明，昆明烟区土壤线虫数量一定程度上受到海拔及土壤理化性质的影响，海拔与有机质、水解性氮和速效钾呈显著正相关，pH值与有效磷呈极显著负相关，相关系数为- 0.850;土壤线虫数量与土壤有效磷呈正相关，与海拔、pH值、有机质、水解性氮、速效钾呈负相关，其中与海拔、有机质和水解性氮的相关系数较大，分别为-0.751、-0.651和-0.568。通过Mantel test分析确定海拔、有机质和水解性氮含量是影响昆明烟区土壤线虫数量的重要因子。本结果可为有效防治土壤线虫提供科学依据。

关键词：土壤线虫；海拔；土壤理化特性；Mantel test分析

中图分类号：S572：S435.72 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024） 10-0153-06

线虫是一类分布于耕作土壤深处的生物，对农作物生长具有极大破坏力，其病害发生范围广，防治难度大。茄科、葫芦科、十字花科的作物受害较为严重。作物种植制度调整、种植面积增加、水旱轮作方式减少等均为土壤线虫的发生提供了有利环境。在许多农作物产区，土壤线虫病害制约作物生长发育，造成植株矮小、分支及花序减少、果实籽粒饱满度不够等情况，从而降低产质量，已经成为影响农作物产业发展的重要因素。根结线虫病害是影响烟叶产质量的重要病害之一，在全国各烟区呈现逐年加重的趋势，患病烟草在团棵期后，地上部分出现烟叶边缘褪绿变黄再变为红褐色、黄化萎蔫、生长缓慢等现象，地下部分出现大小不等的根结。

导致土壤线虫病害发生的原因具有多样性，如植烟地区地理环境因素，包括气候、土壤类型、理化性质、营养元素、水分特征等生态因子，同时也受品种特性、生长发育状况、根际微生物和栽培管理措施等的影响。大量研究表明，在山坡地中，地下部分的病害可通过雨水冲洗、灌溉水冲刷、水土流失等方式传播扩散，呈现地势低的田块烟株患病率明显高于地势高的地块。单一土壤理化因子与线虫病的发生并无相关性，但对土壤中营养元素含量及生物因素进行交互作用分析发现，土壤理化性质与线虫病害发生存在相关性。烟草线虫病害发病情况主要源于植烟区地理环境、土壤理化性质等因子。代飞等在室内开展了烟草根结线虫防控农药不同浓度的毒力测定，推荐81.7%噻唑膦原油、90%阿维菌素原粉、25%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐用于田间试验。李彩斌等采用田间调查及室内形态鉴定法，得出烟草根结线虫病在高海拔、干旱、土壤疏松、透气性好的地块发生较重。陆惠光等采用贝尔曼漏斗法研究烟草根结线虫的发生动态变化与分布，发现不同地区根结线虫发生期和减退期不同。目前较多研究围绕土壤线虫种类调查和病害防治方面开展，但对土壤线虫病害发生与土壤环境的相关性研究鲜有报道。

本研究选择昆明植烟地区，通过面上取样方法，系统评估土壤线虫数量并探讨其与土壤环境因子之间的相关性，找出影响土壤线虫数量的重要因子，为烟草线虫病害防控提供一定的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集

通过基层走访、历史数据调查等方式确定了昆明市8个植烟县（市、区）64个乡镇作为研究区域（表1）。在各取样点于2022年3月进行地理信息考察和土壤样品采集，每个地块沿对角线按五点取样法采集5-20 cm土层土样，剔除凋落物、根系和其他可见的杂物，混合均匀后统计线虫数量、测定土壤理化指标。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 土壤线虫数量观测

采用贝曼漏斗法进行土壤线虫的分离。选用直径10- 14 cm的漏斗，剪取10 cm长的橡胶管接在下端并用止水夹夹住，置于漏斗架上；在漏斗中装入无菌水，用纱布包好土壤放入水中，水量没过纱布：24 h后打开止水夹，收集烧杯底部5 cm处滤液，制作玻片，显微镜下观察计数。

1.2.2 土壤理化性质测定

土壤化学性质参考《土壤农化分析》进行检测。采用电位法测定pH值，水、土比为2.5：1；采用重铬酸钾容量法—外加热法测定有机质含量：采用碱解扩散法测定水解性氮含量；采用0.5 mol/L NaHC03浸提—钼锑抗比色法测定有效磷含量；采用1mol/L NH。OAC浸提—火焰光度法测定速效钾含量。

1.3 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019和IBM StatisticSPSS 23.0软件进行数据处理、统计分析与作图；利用基迪奥平台（https：//www. omicshare. com）进行Mantel test分析。

2 结果与分析

2.1 昆明烟区土壤中线虫数量分析

由表2可看出，各县（市、区）植烟土壤线虫数量平均值表现为：安宁市＞寻甸县＞石林县＞晋宁区＞宜良县＞富民县＞禄劝县＞嵩明县：其中晋宁区和宜良县的变异系数较小，分别为0.169 5和0.255 1，安宁市的变异系数较大，为0.599 4，表明晋宁区和宜良县各乡镇之间根结线虫数差异不明显，而安宁市各乡镇间差异较大：安宁市、石林县及寻甸县变幅较大，分别为每千克土壤1 360 -5 380、1 760-4 780、1 310-4 470头。昆明烟区土壤线虫数量平均值为每千克土壤2 222头，变异系数为0.469 6，变幅较大，达660-5 380头/kg。说明昆明各县（市、区）乡镇间植烟土壤线虫数量存在明显差异。

2.2 昆明烟区土壤线虫分布区域海拔因素分析

由表3可看出，各县（市、区）海拔平均值表现为：禄劝县＞嵩明县＞晋宁区＞寻甸县＞富民县＞安宁市＞石林县＞宜良县：禄劝县的变异系数和变幅均最大，分别为为0. 109 1和1 886. 02 -2 866.17 m，宜良县的变异系数最小，为0.026 3，表明禄劝县各乡镇间海拔差异较大，而宜良县各乡镇海拔差异不明显。昆明烟区海拔平均值为2 016.98 m，变异系数为0.084 4，但变化幅度较大，达1 706.02-2 866.17 m，说明昆明各县（市、区）乡镇间海拔存在明显差异。

2.3 昆明烟区植烟土壤理化性质分析

由表4可知，在土壤pH值方面，除安宁市外的其余县（市、区）pH值平均值均在植烟土壤适宜pH值范围（5.5-6.5）内；安宁市和嵩明县变异系数较大，分别为0.132 5和0.162 0，变化幅度均在2.6及以上，表明这两地各乡镇植烟土壤酸碱度差异较大。在土壤有机质方面，安宁市、晋宁区、石林县和宜良县有机质平均含量较低，而富民县、禄劝县、嵩明县、寻甸县的有机质含量平均值与变异系数较大；禄劝县变幅最大，为16. 52 -60.07 g/kg，表明禄劝县各乡镇植烟土壤有机质含量差异较大。在土壤水解性氮方面，寻甸县、富民县、嵩明悬及禄劝县水解性氮含量平均值和变幅较大，分别为135. 05、130. 42、128. 63、128. 20mg/kg和99.95 - 171.02、96. 60 - 154. 15、85. 64 -190.29、57. 98 - 183. 56"mg/kg，变化幅度最大达125.58 mg/kg；而石林县水解性氮在8个县（市、区）中含量最低，但变异系数和变幅均较大，表明石林县各乡镇植烟土壤中水解性氮含量差异较大。在有效磷方面，安宁市有效磷含量平均值明显高于其他县区，且变幅也最大，为56. 73 -134.72 mg/kg;嵩明县有效磷变异系数最高，表明嵩明县各乡镇植烟土壤中有效磷含量差异较大。在速效钾方面，富民县平均值最大，石林县平均值最小，但嵩明县变异系数最大，达到0.334 8，表明嵩明县各乡镇植烟土壤中速效钾含量差异较大。整个昆明烟区植烟土壤理化性质存在明显差异，除土壤pH值外，有机质、水解性氮、有效磷及速效钾含量变异系数均大于0.24，分别为0.288 1、0.242 8、0.421 8、0.274 2，且变幅较大，分别为12.32- 60. 07 g/kg及51. 47 - 190.29、18. 96 -134.72、158.09 - 564. 69mg/kg。表明昆明各县（市、区）植烟土壤理化性质在乡镇间存在明显差异。

2.4 昆明烟区各县（市、区）土壤线虫数量与环境因子Mantel test分析

由图1可知，海拔与有机质、水解性氮、速效钾呈显著正相关，相关系数分别为0.763、0.770和0.695；pH值与有效磷呈极显著负相关，相关系数为-0.850;水解性氮与有机质和速效钾分别呈极显著和显著正相关，相关系数分别为0. 956和0.762。

土壤线虫数量与有效磷呈正相关，但相关系数较小；与海拔和土壤pH值、有机质、水解性氮、速效钾呈负相关；与海拔、有机质和水解性氮呈显著负相关，相关系数分别为-0.751、-0.651和-0.568。表明海拔、有机质和水解性氮为影响土壤线虫数量的重要因子。

3 讨论与结论

土壤线虫数量与环境因子的相关性研究鲜见报道。本研究通过Mantel test分析可知，环境因子间存在相关性，其中海拔与有机质、水解性氮和速效钾间存在显著正相关关系，pH值与有效磷呈极显著负相关。这是因为有机质调控土壤的生物过程，决定其提供养分的能力，氮肥、钾肥的施用改变土壤养分，使水解性氮和速效钾含量成为影响有机质变化的关键：磷肥易被土壤固定，不易被植物吸收利用，造成土壤中酸性物质增多，导致土壤pH值降低。各指标间相互影响，使土壤环境因子发生变化。

有研究表明，土壤pH值、水解性氮、有机质、速效钾与土壤中二龄线虫数、根结线虫发病等级、根结线虫侵染量呈显著负相关，其中有机质被确定为影响烟草根结线虫发病等级的关键土壤因子。土壤交换性钾含量（质量分数）与南方根结线虫密度正相关，有效磷和交换性镁含量与南方根结线虫密度负相关。表明土壤pH值、有机质、水解性氮和有效磷均与土壤线虫间存在负相关性关系。但也有研究表明，土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾等指标与土壤线虫数量呈显著正相关。

本研究通过Mantel test分析可知，海拔与土壤线虫数量呈显著负相关，为影响土壤线虫数量的重要因子，表明土壤线虫数量与植烟区地理环境因素间存在相互关系，即随着海拔的增加，土壤线虫数量可能会随之减少。但有关海拔影响土壤线虫数量的研究鲜有报道，因此需要进一步分析确认。土壤线虫数量与土壤pH值、有机质、水解性氮、速效钾4个指标呈负相关，表明土壤偏碱性会使土壤线虫数量减少，这是因为土壤pH值高，则土壤中的亚硝酸盐积累量也偏多，在碱性环境下亚硝酸离子化形成NO2-，使细胞膜破损从而杀死土壤线虫，所以线虫数量会少于酸性土壤中的：土壤中有机质、水解性氮和速效钾含量增多会使土壤线虫数量减少，这是因为氮、钾作为重要的营养元素提高土壤养分，土壤中钾、氮含量增多能有效提高多种作物对线虫的抗性，又由Mantel test分析可知，土壤中水解性氮和速效钾含量偏高也会使土壤有机质含量偏高，从而改变土壤养分，进而提高其对线虫的抗性。土壤线虫数量与有效磷含量呈正相关，这是因为土壤中的酸性磷酸酶将土壤中的有机磷转化为无机磷供植物体吸收，使酶活性降低，也促使土壤有效磷含量降低，营造不利于线虫生存的土壤环境。经分析得出，有机质和水解性氮含量与土壤线虫数量相关性最强，为影响土壤线虫数量的重要因子。土壤线虫数量与土壤理化性质问有相关性，主要是由于土壤酸碱度以及有机质、速效氮、磷、钾含量的改变通过直接或间接作用改变土壤环境，从而影响地上植被生长发育和土壤微生物活动，进而改变土壤线虫群落，使根结线虫数量发生变化。

本研究对土壤线虫数量与环境因子进行了相关性分析，发现海拔、有机质、水解性氮和速效钾间存在显著正相关关系，pH值与有效磷呈极显著负相关；土壤线虫数量与有效磷呈正相关，与海拔、pH值、有机质、水解性氮和速效钾呈负相关，且与海拔、有机质和水解性氮的相关性显著高于其他指标。综上所述，海拔、有机质和水解性氮含量是影响昆明烟区土壤线虫数量的重要环境子因子。

基金项目：国家自然科学基金项目（32160302）；云南省烟草公司昆明市公司科技计划项目（昆烟科[2022）12号KMYC202207）