摘 要 為了解土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)在不同時(shí)空條件下的分布差異，于2021年春季（5月）和秋季（10月）對(duì)拉沙山區(qū)域13個(gè)綜合監(jiān)測樣地采集的104個(gè)混合土壤樣品，進(jìn)行土壤線蟲群落組成及多樣性差異分析。利用宏基因技術(shù)共獲取線蟲擴(kuò)增子序列變體（Amplicon Sequence Variant， ASV）931個(gè)，隸屬于2綱10目46科75屬，其中2個(gè)優(yōu)勢類群、14個(gè)常見類群和59個(gè)稀有類群。在空間分布格局上利用方差分析及獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)，不同海拔、坡向及水陸的土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)均不具有顯著性差異（p＞0.05）；在時(shí)間分布格局上利用配對(duì)t檢驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)，在秋季（10月）比春季（5月）的土壤線蟲群落的多樣性更高，且差異極顯著（p＜0.01）。

關(guān)鍵詞 土壤線蟲；群落多樣性；時(shí)空分布；拉沙山區(qū)域

中圖分類號(hào)：Q938.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.07.032

土壤線蟲作為土壤動(dòng)物中分布最廣泛且數(shù)量龐大的后生動(dòng)物，其占據(jù)了食草（植食性線蟲）及食肉（食真菌性線蟲、食細(xì)菌性線蟲、雜食/捕食性線蟲）的營養(yǎng)級(jí)[1-2]，是土壤生態(tài)系統(tǒng)重要的消費(fèi)者和分解者。它們通過自身的活動(dòng)和攝食行為參與土壤有機(jī)質(zhì)分解和礦化，改善土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中具有不可替代性[3]。土壤線蟲對(duì)土壤環(huán)境中各種因素的變化相當(dāng)敏感[4]，環(huán)境條件的改變會(huì)影響其種類及數(shù)量的變化[5-6]，從而對(duì)環(huán)境變化起到指示作用。

以往的研究結(jié)果表明，土壤動(dòng)物類群多樣性受氣候、土壤和植被等環(huán)境因子的影響及調(diào)控，在森林生態(tài)系統(tǒng)中具有較大的空間異質(zhì)性[7]。同時(shí)，光照、溫度、水分和植物群落的季節(jié)變化也會(huì)導(dǎo)致不同群落土壤動(dòng)物類群組成變化[8]。因此，土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)具有明顯的時(shí)間動(dòng)態(tài)，其中對(duì)體形更小的土壤線蟲來說，時(shí)空的動(dòng)態(tài)變化是否更明顯尚未可知。同時(shí)，在全球生物多樣性劇減的時(shí)代背景下，土壤線蟲成為已知的利用生物手段最經(jīng)濟(jì)且最直觀的探索生物多樣性變化的指示動(dòng)物，其生物多樣性對(duì)人類和環(huán)境具有重要的價(jià)值[9-10]，不但可以直接提供生態(tài)服務(wù)，而且其潛在價(jià)值也會(huì)間接影響人類的健康和生存。當(dāng)前生物多樣性的迅速喪失給人們敲響了警鐘，研究者們正在追尋生物多樣性保護(hù)的新手段。而當(dāng)前的研究不僅豐富了土壤動(dòng)物的研究內(nèi)容，也填補(bǔ)了對(duì)于海拔梯度、季節(jié)變化缺乏的綜合分析。

本研究擬在中國西南山地、橫斷山脈區(qū)系的中國西南邊陲怒江、瀾滄江、金沙江——“三江并流”的世界自然遺產(chǎn)核心區(qū)，對(duì)其土壤線蟲的群落結(jié)構(gòu)及多樣性的時(shí)空差異進(jìn)行深入分析，旨在了解不同時(shí)空條件下土壤線蟲群落的生物多樣性變化，為生物多樣性保護(hù)及監(jiān)測提供理論依據(jù)。

1 "研究方法

1.1 "研究區(qū)域

拉沙山區(qū)域（26°20′N，99°15′E）位于蘭坪云嶺省級(jí)自然保護(hù)區(qū)（見圖1-a），作為滇西北地區(qū)的一塊難得的保存著古老動(dòng)植物的物種基因庫，在此開展生物多樣性研究和保護(hù)工作具有不可替代性[11]。

1.2 "土壤樣品采集

2021年春季（5月）和秋季（10月）在拉沙山區(qū)域海拔2 500～3 700 m的13個(gè)綜合監(jiān)測樣地（100 m×100 m）進(jìn)行2次采集，以海拔200 m為間隔梯度沿著主溝（從海拔2 500 m開始）和側(cè)溝（從海拔3 100 m開始）采集土壤（圖1-b），每個(gè)綜合監(jiān)測樣地采集4個(gè)樣方的土壤樣品（圖1-c），即在陸地的河流兩側(cè)采集2個(gè)樣方（圖1-c中01、03點(diǎn)），水中采集2個(gè)樣方（圖1-c中02、04點(diǎn)）。每個(gè)樣方的土壤樣品采集均采用五點(diǎn)采樣法（圖1-d），利用土鉆采集土層10～15 cm處的土壤[12]，使每個(gè)土壤樣品質(zhì)量不低于1 kg，于4 ℃條件下冷藏保存。

采集當(dāng)天將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行土壤預(yù)處理：利用電子秤稱取充分混合的土壤樣品5.00 g，編號(hào)1～52號(hào)（春或秋），記錄相應(yīng)位置及環(huán)境信息，于48 h內(nèi)利用干冰保存方式快遞至測序公司進(jìn)行DNA提取及測序。

1.3 "土壤線蟲的擴(kuò)增子高通量測序

委托深圳微生態(tài)科技有限公司利用美國Illumina公司的Novaseq 6000 PE 250平臺(tái)進(jìn)行測序；將代表序列上傳到Greengenes數(shù)據(jù)庫得到各ASV的初步分類信息表。再將每個(gè)ASV代表序列上傳到NCBI的Genebank核酸數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比鑒定，得知52個(gè)樣品共產(chǎn)生963個(gè)ASV。將分類單元（科、屬）參考《中國淡水和土壤線蟲的研究》[13]、《長白山森林土壤線蟲》[14]及De nematoden van Nederland[15]再次核對(duì)注釋。

1.4 "土壤線蟲群落分析

本文采用利用Shannon-Wiener diversity（H）表示物種多樣性；采用Pielou evenness（J）表示物種均勻度；采用Marglef richness（F）表示物種豐富度指數(shù)；采用Berger-Parker index（D）表示優(yōu)勢度；以下公式進(jìn)行計(jì)算[16-19]：

H=-[（Pi×LnPi）] （1）

J=[Hlog2S] （2）

F=[S-1log2N] （3）

D=[NmaxN] （4）

式中，S表示物種的序列數(shù)；Pi為第i個(gè)分類單元中個(gè)體序列數(shù)所占總序列數(shù)的比例；N為樣地所有ASV數(shù)；Nmax為優(yōu)勢種序列數(shù)。

按照線蟲個(gè)體序列數(shù)進(jìn)行優(yōu)勢度的劃分：個(gè)體序列數(shù)占總序列數(shù)10%以上者為優(yōu)勢類群，1%～10%為常見類群，1%以下為稀有類群[20]。

1.5 "數(shù)據(jù)分析

選擇方差分析驗(yàn)證不同海拔之間土壤線蟲群落多樣性的差異；選擇獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)探究水陸、坡向之間的土壤線蟲群落多樣性的差異；選擇配對(duì)t檢驗(yàn)探究不同季節(jié)的土壤線蟲群落多樣性的差異。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "土壤線蟲群落組成

拉沙山研究區(qū)域于春季（5月）和秋季（10月）進(jìn)行2次采樣，在13個(gè)綜合樣地共計(jì)采集104個(gè)混合土壤樣品，得出931個(gè)線蟲ASV序列，隸屬于2綱10目46科75屬（見表1）。

2.2 "土壤線蟲群落的空間分布特征

2.2.1 "垂直分布特征

由表2可見，土壤線蟲群落的香農(nóng)-威納指數(shù)在垂直分布上不具顯著性差異（p＞0.05），而且土壤線蟲群落物種豐富度、均勻度、ASV數(shù)量也具有相同趨勢（p＞0.05），表明土壤線蟲群落多樣性受海拔的影響不顯著。

拉沙山流域的土壤線蟲類群有廣布屬和特有屬分布（見圖2）。海拔2 500～2 700 m均有的土壤線蟲類群有5個(gè)屬，即5個(gè)廣布屬；在海拔2 500 m有1個(gè)特有的土壤線蟲類群分布，即1個(gè)特有屬；在海拔2 700 m區(qū)域分布6個(gè)土壤線蟲特有屬，海拔2 900 m區(qū)域分布特有屬2個(gè)，海拔3 100 m區(qū)域分布特有屬3個(gè)，海拔3 300 m、3 500 m、3 700 m區(qū)域特有屬均有4個(gè)。

2.2.2 "水、陸分布特征

由圖3可見，陸地土壤線蟲群落的多樣性（香農(nóng)-威納指數(shù)）略高于河流，但差異不顯著（p=0.78＞0.05），且土壤線蟲群落的物種豐富度和均勻度也具有相同的趨勢，水、陸分布無顯著差異（p＞0.05），僅土壤線蟲群落的ASV數(shù)量（p=0.04＜0.05）具有顯著性差異。

2.2.3 "坡向分布特征

南坡的土壤線蟲群落的多樣性（香農(nóng)-威納指數(shù)）略高于北坡，但差異不顯著（p=0.86＞0.05）；土壤線蟲物種豐富度、均勻度和ASV數(shù)量也具有相同趨勢，各指數(shù)南北坡向之間無顯著差異（p＞0.05）（見圖4）。

2.3 "不同季節(jié)的土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)差異

秋季（10月）的土壤線蟲群落的多樣性（香農(nóng)-威納指數(shù)）、物種豐富度、ASV數(shù)量極顯著高于春季（p＜0.01），但土壤線蟲群落均勻度差異不顯著（p＞0.05）（見圖5）。

3 "小結(jié)與討論

拉沙山研究區(qū)域各海拔的土壤線蟲有一定的特有屬和共有屬，這與Guan等人的研究具有一致性[21]，即異質(zhì)性的生態(tài)環(huán)境會(huì)催發(fā)特有屬的產(chǎn)生[22]；還發(fā)現(xiàn)海拔2 700 m區(qū)域的土壤線蟲特有屬分布最多，該區(qū)域生態(tài)類型主要是落葉闊葉林，其土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)更豐富[23-24]，因此催發(fā)了更多特有屬；在海拔2 500 m區(qū)域的土壤線蟲特有屬分布最少，該區(qū)域生態(tài)類型主要是退耕還林[25]，其正慢慢恢復(fù)的土壤環(huán)境具有較少的特有屬；各海拔有5個(gè)土壤線蟲共有屬，說明研究區(qū)域可能具有一定的連通性。

拉沙山研究區(qū)域土壤線蟲群落的多樣性指數(shù)在垂直分布上差異不顯著，在水陸、坡向上分布也不具有顯著性差異，說明研究區(qū)域的土壤線蟲群落受生活環(huán)境影響的差異不大，其植被覆蓋的蔭蔽土壤及枯枝倒木環(huán)境類似；有研究表明枯木覆蓋會(huì)增加地表徑流[26]，導(dǎo)致在空間上的環(huán)境格局具有很強(qiáng)的連通性[27-28]；研究區(qū)域的土壤線蟲多樣性無顯著差異，可能是沒有下滲的地表水匯聚流動(dòng)形成較強(qiáng)的地表徑流，提高了空間結(jié)構(gòu)連通性，進(jìn)而致使土壤線蟲具有相似的生活環(huán)境而無顯著差異性。

在研究區(qū)域秋季（10月）的土壤線蟲群落多樣性指數(shù)極顯著高于春季（5月）（p＜0.0１），說明秋季比春季的生物多樣性更高，這可能是由于春季（5月）的降水量多于秋季（10月），過多的雨水會(huì)帶走土壤里的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致土壤線蟲多樣性降低[29]，降水量的差異可能是秋季（10月）土壤線蟲多樣性高于春季（5月）的原因之一。另外，進(jìn)入秋季以來，枯枝落葉會(huì)增加土壤中的腐殖質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)[30-32]，為土壤線蟲提供了十分豐富的食物資源，進(jìn)而促使秋季（10月）的土壤線蟲多樣性提高。

拉沙山研究區(qū)域探究土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的時(shí)空變化，土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的差異性在時(shí)間上比空間上更大。未來需要進(jìn)一步開展拉沙山區(qū)域的植被類型、溫度及土壤理化因子等生態(tài)因子的監(jiān)測，深入研究引起土壤線蟲多樣性和群落結(jié)構(gòu)組成差異的影響因素。

本研究表明在垂直海拔、坡向空間尺度下土壤線蟲的群落結(jié)構(gòu)無顯著差異；在不同時(shí)間尺度下土壤線蟲的群落結(jié)構(gòu)差異顯著，且秋季土壤線蟲多樣性高于春季。

參考文獻(xiàn)：

[1] YEATES G W， BONGERS T， DE GOEDE R G， et al. Feeding habits in nematode families and genera： An outline for soil ecologists[J]. Nematology， 1993， 25（3）： 315-331.

[2] JI Y T， DE DEYN G B， ZHANG N L， et al. Combined effects of aboveground herbivores and belowground microorganisms on dynamics of soil nematode communities in grassland mesocosms[J]. Applied Soil Ecology， 2023， 192： 1384-1393.

[3] 董煒華，李曉強(qiáng)，宋揚(yáng).土壤動(dòng)物在土壤有機(jī)質(zhì)形成中的作用[J].土壤，2016，48（2）：211-218.

[4] MENEZES-OLIVEIRA V B， BIANCHI M O， ESPíNDOLA E L G. Changes in soil mesofauna structure due to different land use systems in south Minas Gerais， Brazil[J]. Environmental monitoring and assessment， 2021， 193（7）： 431.1-431.9.

[5] 李偉，崔麗娟，趙欣勝，等.太湖岸帶濕地土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與多樣性[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，35（4）：944-955.

[6] 劉艷方，劉攀，王文穎，等.土壤線蟲作為生態(tài)指示生物的研究進(jìn)展[J].生態(tài)科學(xué)，2020，39（2）：207-214.

[7] 林英華，孫家寶，劉海良，等.黑龍江帽兒山土壤動(dòng)物群落組成與多樣性分析[J].林業(yè)科學(xué)，2006（4）：71-77.

[8] 焦向麗，朱教君，閆巧玲.遼東山區(qū)次生林生態(tài)系統(tǒng)大、中型土壤動(dòng)物組成與季節(jié)動(dòng)態(tài)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，29（5）：2631-2638.

[9] HAAHTELA T. A biodiversity hypothesis[J]. Allergy， 2019， 74（8）： 1445-1456.

[10] 靳彤，彭昀月，曾麗詩，等.基于自然的解決方案：推動(dòng)生物多樣性保護(hù)主流化[J].自然保護(hù)地，2023，3（3）：35-44.

[11] HUANG Z P， CUI L W， SCOTT M B， et al. Seasonality of reproduction of wild black-and-white snub-nosed monkeys （Rhinopithecusbieti） at Mt. Lasha， Yunnan， China[J]. Primates，2012， 53（3）： 237-245.

[12] LONDONO-CRUZ， EDGARDO. Distribution of macroinvertebrates on intertidal rocky shores in Gorgona Island， Colombia （Tropical Eastern Pacific）[J]. Revista de BiologiaTropical， 2014， 62： 189-198.

[13] 張曉珂，梁文舉，李琪.長白山森林土壤線蟲[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2013.

[14] 吳紀(jì)華.中國淡水和土壤線蟲的研究[D].武漢：中國科學(xué)院水生生物研究所，1999.

[15] Hartwich G， Bongers T. De nematoden van Nederland： Een identificatietabel voor de in Nederland aangetroffen zoetwater-en bodembewonende nematoden[C].Utrecht： Koninklijke Nederlandse Natuurhistorische Vereniging， 1988.

[16] QIU R H， CHEN H. Effects of selective cutting of different intensities on the tree layer structure and species diversity of evergreen broadleaved forest[J]. Chinese Journal of Eco-agriculture， 2005， 13（3）： 158 - 161.

[17] ZHANG F， ZHANG J T， SHANGGUANG T L. Plant diversity of forest community in Zhuweigou of Lishan Mountain Nature Reserve[J]. Acta Phytoecologica Sinica， 2002， 26（S1）： 46-51.

[18] SHANNON C E， WEAVER W. The mathematical Theory of Communication[D]. Urbana， Illinois： University of Illinois， 1949： 107-117.

[19] URZELAI A， HERNáNDEZ A J， PASTOR J. Biotic indices based on soil nematode communities for assessing soil quality in terrestrial ecosystems[J]. Science of the Total Environment， 2000， 247（2-3）： 253-261.

[20] GRIFFITHS B S， BOAG B， NEILSON R， et al. The use of Eol-loidalsiliea to extract nematodes from small samples of soils and sediment[J]. Nematology， 1990， 36： 465-473.

[21] GUAN P T， ZHANG X K， YU J， et al. Variation of soil nematode community composition with increasing sand-fixation year of Caragana microphylla： Bioindication for desertification restoration[J]. Ecological Engineering，2015，81： 93-101.

[22] 陳德來，普布，巴桑，等.西藏拉魯濕地夏季土壤線蟲群落特征[J].動(dòng)物學(xué)雜志，2014，49 （5）：744-753.

[23] WEBSTER J R， BENFIELD E F. Vascular plant breakdown in freshwater ecosystems[J]. Annual Review of Ecology and Systematics， 1986， 17： 567-594.

[24] HISABAE M， SONE S， INOUE M. Breakdown and macroinvertebrate colonization of needle and leaf litter in conifer plantation streams in Shikoku， southwestern Japan[J]. Journal of Forest Research， 2010， 16： 106-115.

[25] KOOCH Y， GHORBANZADEH N， KUZYAKOV Y， et al. Investigation of the effects of the conversion of forests and rangeland to cropland on fertility and soil functions in mountainous semi-arid landscape[J]. Catena， 2022， 210： 105951.

[26] MERGANI? J， DUDáKOVá Z， MERGANI?OVá K， et al. Impact of fine woody debris on surface water run - off[J]. European Journal of Forest Research， 2023， 142（2）： 381-393.

[27] RODRíGUEZ F， MAYOR á G， RIETKERK M， et al. A 1 model for assessing the cover-independent role of bare soil connectivity as indicator of dryland functioning and dynamics[J]. EcologicalIndicators， 2018， 94： 512-519.

[28] WANG Z， TIMLIN D， KOUZNETSOV M， et al. Coupled model of surface runoff and surface-subsurface water movement[J]. Ade Water Resour， 2020， 137： 103499.

[29] 鄭志杰，劉仁燕，陳寧，等.三峽庫區(qū)2種土地利用方式下土壤鹽基離子及碳氮含量對(duì)氮添加的響應(yīng)[J].水土保持學(xué)報(bào)，2023，37（1）：197-203.

[30] URBINA I， GRAU O， SARDANS J， et al. High foliar K and P resorption efficiencies in old-growth tropical forests growing on nutrient-poor soils[J]. Ecology and Evolution， 2021， 11： 8969-8982.

[31] MANTOVANI V A， TERRA M D C N， RODRIGUES A F， et al. Biotic and abiotic drivers of stemflow carbon enrichment ratio in tropical trees[J]. Trees， 2023， 37（2）： 467-483.

[32] SONGWE N C， FASEHUN F E， OKALI D U U. Leaf Nutrient Dynamics of Two Tree Species and Litter Nutrient Content in Southern Bakundu Forest Reserve， Cameroon[J]. Journal of tropical ecology， 1997， 13（1）： 1-15.

（責(zé)任編輯：易 "婧）