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      礦區(qū)排土場(chǎng)植被恢復(fù)方式對(duì)土壤非植物寄生線蟲種類及數(shù)量的影響

      2020-04-09 10:08:36璐,海
      草原與草業(yè) 2020年1期
      關(guān)鍵詞:屬數(shù)排土場(chǎng)線蟲

      陳 璐,海 棠

      (內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院,草地資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草栽培、加工與高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 內(nèi)蒙古自治區(qū)草地管理與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

      錫林郭勒草原是我國(guó)北方重要的生態(tài)屏障,近年來(lái),露天煤礦的開采直接造成其地表植被破壞,加劇了草原水土流失〔1,2,3〕。露天煤礦開采會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄剝離物,這些剝離物露天堆放于草原上而形成的排±場(chǎng),占?jí)翰菰茐牟菰乇碇脖?,?dǎo)致礦區(qū)水土流失加劇〔4,5,6〕,使原本脆弱的草原生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步惡化。這些問(wèn)題已引起學(xué)者們的高度關(guān)注〔7,8〕,礦區(qū)生態(tài)修復(fù)已成為生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一〔7,8,9〕。

      錫林郭勒露天煤礦在開采的同時(shí),也進(jìn)行著礦區(qū)植被恢復(fù)工作,但礦區(qū)恢復(fù)程度如何?需要我們?nèi)ピu(píng)價(jià),需要找出最敏感的評(píng)價(jià)指標(biāo)。以往礦區(qū)土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)主要用植物種類、土壤理化性質(zhì)、土壤微生物量、土壤微生物類群、土壤重金屬等方面,缺乏土壤動(dòng)物方面指標(biāo)的研究〔10,11,12〕。

      土壤動(dòng)物是陸地生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的要素之一,在草地放牧、施肥等不同干擾方式的土壤擾動(dòng)、修復(fù)及土壤健康評(píng)價(jià)中,都把土壤線蟲作為草地土壤評(píng)價(jià)的生物指標(biāo)之一〔13,14,15,16〕。那么,土壤小型動(dòng)物-線蟲是否可以成為指示礦區(qū)排土場(chǎng)土壤健康評(píng)價(jià)的敏感指標(biāo)之一?需要我們?nèi)ヌ剿骱脱芯?,也有必要且必須從土壤?dòng)物角度去研究評(píng)價(jià)礦區(qū)排土場(chǎng)土壤的恢復(fù)狀況。

      非植物寄生線蟲是土壤中的有益線蟲,主要包括食細(xì)菌線蟲、食真菌線蟲及雜食捕食類線蟲,參與土壤有機(jī)質(zhì)的礦化。食細(xì)菌線蟲、捕食性線蟲直接和間接的貢獻(xiàn)了8%~19%的氮礦化。因此土壤中食細(xì)菌線蟲、食真菌線蟲的比例影響土壤礦化氮的含量,從而影響土壤健康〔14〕。

      研究礦區(qū)不同恢復(fù)方式下土壤非植物寄生線蟲的種類、數(shù)量、優(yōu)勢(shì)度等作為評(píng)價(jià)指標(biāo),評(píng)價(jià)排土場(chǎng)的土壤恢復(fù)狀況,為以土壤線蟲來(lái)評(píng)價(jià)礦區(qū)排土場(chǎng)的植被恢復(fù)過(guò)程提供理論依據(jù)。

      1 研究區(qū)自然概況

      1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

      錫林郭勒勝利煤田西一號(hào)露天礦南排土場(chǎng)。排土場(chǎng)平均相對(duì)高度為32m,平均坡度43°,呈階梯形狀,共分為4個(gè)坡面3個(gè)平臺(tái);其平臺(tái)比較平坦,地勢(shì)高差3.5m。

      1.2 排土場(chǎng)植被恢復(fù)方式

      排土場(chǎng)植被恢復(fù)方式如表1所示。

      表1 排土場(chǎng)植被恢復(fù)方式

      注:“生物芭”是由枯條、沙棘、沙柳等生物質(zhì)材料編制成的網(wǎng)格狀矩形籬笆,是針對(duì)礦土排坡度大、土質(zhì)疏松、土壤貧瘡,且氣候常年干旱等因素,在生態(tài)治理中采用的一種護(hù)坡綠化的新型生物質(zhì)材料。前已在露天煤礦排土場(chǎng)邊坡植被恢復(fù)中大量使用。

      1.3 取樣方法

      在每種處理樣地內(nèi)以Z字型取樣,取10個(gè)樣點(diǎn),取樣深度0~10cm、10~20cm,將10個(gè)樣點(diǎn)同一土層的土混在一起,從中取200克土分離線蟲。

      1.4 線蟲分離方法

      土樣采用改良貝曼淺盤法分離線蟲,參照線蟲分類檢索圖將線蟲鑒定到屬,在光學(xué)顯微鏡下將土壤線蟲分類。在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行科屬鑒定。根據(jù)線蟲的取食習(xí)性和食道特征可將其劃分為食細(xì)菌線蟲、食真菌線蟲、和捕食、雜食線蟲等3個(gè)類群。

      本硏究所做實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件做計(jì)算、列表、作圖。數(shù)據(jù)分析時(shí)采用SAS分析軟件進(jìn)行方差分析。

      2 結(jié)果分析

      2.1 礦區(qū)排土場(chǎng)不同恢復(fù)方式對(duì)非植物寄生線蟲種類(屬)及優(yōu)勢(shì)度的影響

      試驗(yàn)區(qū)共分離到37屬線蟲。植被恢復(fù)區(qū)0~10、10~20cm處土壤中,頭葉屬(Cephalobus)、真頭葉屬(Eucephalobus)、擬麗突屬(Acrobeloides)、板唇屬(Chiloplacus)、鹿角唇屬(Cervidellus)、滑刃屬(Aphelenchoides)、真滑刃屬(Aphelenchus)、偽墊刃屬(Nothotylenchus)、孔咽屬(Aporcelaimus)普遍存在,而4年種植恢復(fù)區(qū)及8年種植恢復(fù)區(qū)中出現(xiàn)了中桿屬(Mesorhabditis)、小桿屬(Rhabditis)、麗突屬(Acrobeles)、繞線屬(Chrysonema)、角繞線屬(Ceraloplectus)、似繞線屬(Anaplectus)、偽墊刃屬(Nothotylenchus)、螯屬(Pungentus)、墊咽屬(Tylencholaimus)、大矛屬(Enchodelus)、真矛線屬(Eudorylaimus)、盤咽屬(Discolaimus)、細(xì)齒屬(Leptonchus),而無(wú)恢復(fù)區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)(表1),說(shuō)明礦區(qū)排土場(chǎng)植被恢復(fù)方式影響礦區(qū)排土場(chǎng)的土壤線蟲種類組成。

      表2 不同恢復(fù)方式對(duì)非植物寄生線蟲種類(屬)及優(yōu)勢(shì)度

      注1:各類群數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)度的劃分: 個(gè)體數(shù)占總捕獲量 10%以上者為優(yōu)勢(shì)類群(+++) ,個(gè)體數(shù)占總捕獲量1%~10%為常見(jiàn)類群(++) ,個(gè)體數(shù)占總捕獲量 1%以下為稀有類群(+)。

      注2:“-”代表沒(méi)有分離到線蟲。

      2.2 礦區(qū)排土場(chǎng)不同恢復(fù)方式非植物寄生線蟲優(yōu)勢(shì)屬及屬數(shù)的變化

      2.2.1 優(yōu)勢(shì)屬的變化

      0~10cm深度的土壤中,恢復(fù)4年的非植物寄生線蟲優(yōu)勢(shì)屬種類有:擬麗突屬(Acrobeloides)、板唇屬(Chiloplacus)、鹿角唇屬(Cervidellus)、麗突屬(Acrobeles);恢復(fù)8年的非植物寄生線蟲優(yōu)勢(shì)屬種類有:真滑刃屬(Aphelenchus)、孔咽屬(Aporcelaimus)、真矛線屬(Eudorylaimus);天然草地的非植物寄生線蟲優(yōu)勢(shì)屬種類有:擬麗突屬(Acrobeloides)、鹿角唇屬(Cervidellus)、真滑刃屬(Aphelenchus);無(wú)恢復(fù)區(qū)的非植物寄生線蟲優(yōu)勢(shì)屬種類有:擬麗突屬(Acrobeloides)、真滑刃屬(Aphelenchus)。

      10~20cm深度的土壤中,恢復(fù)4年區(qū)非植物寄生線蟲優(yōu)勢(shì)屬種類有:擬麗突屬(Acrobeloides)、麗突屬(Acrobeles);恢復(fù)8年區(qū)優(yōu)勢(shì)屬種類有:擬麗突屬(Acrobeloides)、鹿角唇屬(Cervidellus)、孔咽屬(Aporcelaimus);天然草地優(yōu)勢(shì)屬種類有:鹿角唇屬(Cervidellus);無(wú)恢復(fù)區(qū)優(yōu)勢(shì)屬種類有:擬麗突屬(Acrobeloides)。

      0~10cm土層中恢復(fù)4年、恢復(fù)8年及天然草地的優(yōu)勢(shì)屬數(shù)均為3個(gè),而無(wú)恢復(fù)區(qū)為2個(gè)。10~20cm土層中恢復(fù)8年區(qū)優(yōu)勢(shì)屬為3個(gè),而恢復(fù)4年區(qū)優(yōu)勢(shì)屬為2個(gè),天然草地及無(wú)恢復(fù)區(qū)優(yōu)勢(shì)屬分別為1個(gè)。植被恢復(fù)過(guò)程方式增加了不同土層土壤線蟲優(yōu)勢(shì)屬的數(shù)量(表1)。

      2.2.2 屬數(shù)的變化

      0~10cm:礦區(qū)排土場(chǎng)無(wú)恢復(fù)措施的非植物寄生線蟲屬數(shù)為12屬,恢復(fù)4年的非植物寄生線蟲屬數(shù)為26屬,恢復(fù)7年的非植物寄生線蟲屬數(shù)為20屬,天然草地的非植物寄生線蟲屬數(shù)為19屬。采取恢復(fù)措施的礦區(qū)排土場(chǎng)非植物寄生線蟲屬數(shù)高于沒(méi)有采取恢復(fù)措施區(qū)(圖1)。

      10~20cm:無(wú)恢復(fù)措施的非植物寄生線蟲屬數(shù)為10屬,恢復(fù)4年的非植物寄生線蟲屬數(shù)為19屬,恢復(fù)7年的非植物寄生線蟲屬數(shù)為24屬,天然草地的非植物寄生線蟲屬數(shù)為16屬。采取恢復(fù)措施的礦區(qū)排土場(chǎng)的非植物寄生線蟲屬數(shù)顯著高于無(wú)恢復(fù)措施的排土場(chǎng)非植物寄生線蟲屬數(shù),而且采取恢復(fù)措施的非植物寄生線蟲屬數(shù),在10~20cm深度的土層中,屬數(shù)變化幅度小(圖1)。

      而通過(guò)對(duì)比同一恢復(fù)方式的不同土層,0~10cm土層的非植物寄生線蟲屬數(shù)要高于10~20cm土層的非植物寄生線蟲屬數(shù)。其中無(wú)恢復(fù)措施的非植物寄生線蟲屬數(shù)變化尤為明顯。

      2.3 礦區(qū)排土場(chǎng)不同恢復(fù)方式非植物寄生線蟲數(shù)量的變化

      在0~10cm土層,無(wú)恢復(fù)措施的礦區(qū)排土場(chǎng)非植物寄生線蟲總數(shù)量為60.65條/100g干土,恢復(fù)4年的非植物寄生線蟲數(shù)量為88.65條/100g干土,恢復(fù)8年的非植物寄生線蟲數(shù)量為90.99條/100g干土,而天然草地的非植物寄生線蟲數(shù)量為70.70條/100g干土。恢復(fù)4年、恢復(fù)8年、天然草地非植物寄生線蟲數(shù)量顯著高于無(wú)恢復(fù)區(qū)(P<0.05)(圖2)。

      在10~20cm土層,無(wú)恢復(fù)措施的礦區(qū)排土場(chǎng)非植物寄生線蟲總數(shù)量為40.7條/100g干土,恢復(fù)4年的非植物寄生線蟲數(shù)量為62.33條/100g干土,恢復(fù)8年的非植物寄生線蟲數(shù)量為90.63條/100g干土,而天然草地的植物寄生線蟲數(shù)量為52.98條/100g干土。具有恢復(fù)措施的礦區(qū)排土場(chǎng)的非植物寄生線蟲數(shù)量顯著高于無(wú)恢復(fù)措施的礦區(qū)排土場(chǎng)非植物寄生線蟲數(shù)量(P<0.05)(圖2)。

      2.4 礦區(qū)排土場(chǎng)不同恢復(fù)方式非植物寄生線蟲cp值的變化

      土壤線蟲cp值體現(xiàn)線蟲的生活史對(duì)策。從礦區(qū)排土場(chǎng)不同的恢復(fù)方式非植物寄生線蟲種類cp值的變化來(lái)看,主要是cp值為2和4的線蟲。cp值為4的墊咽屬、瘤咽屬、細(xì)齒屬、大矛屬、真矛屬線蟲出現(xiàn)在植被恢復(fù)區(qū)及天然草地,而無(wú)恢復(fù)區(qū)未出現(xiàn)。cp值為3的類隱咽屬(Paraphanolaimus)只出現(xiàn)在了天然草地中。而天然草地有cp1、cp2、cp3、cp4、cp5類群線蟲,而無(wú)恢復(fù)區(qū)只有cp1、cp2、cp5類群線蟲。說(shuō)明天然草地的土壤線蟲cp值種類是完整的,其次為植被恢復(fù)區(qū),最不完整的為無(wú)恢復(fù)區(qū)(圖3)。

      3 討論

      學(xué)者們認(rèn)為土壤線蟲種類及數(shù)量與地上植物有密切的關(guān)系〔16〕,本研究中植被恢復(fù)區(qū)土壤線蟲種類及數(shù)量高于無(wú)恢復(fù)區(qū),4年種植恢復(fù)區(qū)及8年種植恢復(fù)區(qū)中出現(xiàn)了中桿屬(Mesorhabditis)、小桿屬(Rhabditis)、麗突屬(Acrobeles)、繞線屬(Chrysonema)、角繞線屬(Ceraloplectus)、似繞線屬(Anaplectus)、偽墊刃屬(Nothotylenchus)、螯屬(Pungentus)、墊咽屬(Tylencholaimus)、大矛屬(Enchodelus)、真矛線屬(Eudorylaimus)、盤咽屬(Discolaimus)、細(xì)齒屬(Leptonchus)線蟲,而無(wú)恢復(fù)區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)。恢復(fù)區(qū)出現(xiàn)的線蟲多數(shù)為食細(xì)菌線蟲,吳紀(jì)華等認(rèn)為,食細(xì)菌線蟲和食真菌線蟲都有助于土壤氮素等養(yǎng)分礦化,從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)〔14〕。種植豆科植物可以增加土壤微生物生物量,微生物量的增加促進(jìn)了食細(xì)菌線蟲的增長(zhǎng)〔17〕。

      恢復(fù)4年區(qū)和恢復(fù)8年區(qū)新出現(xiàn)了cp值為4的線蟲,表明植被恢復(fù)能夠逐漸改善土壤線蟲結(jié)構(gòu)的完整性。礦區(qū)排土場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)0~10cm土壤線蟲數(shù)量高于10~20cm處,具有聚表型。

      4 結(jié)論

      (1)礦區(qū)排土場(chǎng)不同恢復(fù)方式影響非植物寄生線蟲種類及數(shù)量,植被恢復(fù)區(qū)土壤線蟲種類、數(shù)量高于無(wú)恢復(fù)區(qū),種植植物使礦區(qū)排土場(chǎng)的土壤線蟲種類及數(shù)量增加。

      (2)礦區(qū)排土場(chǎng)不同恢復(fù)方式影響非植物寄生線蟲優(yōu)勢(shì)屬種類及數(shù)量。0~10cm土層中,恢復(fù)4年、恢復(fù)8年及天然草地的優(yōu)勢(shì)屬數(shù)均為3個(gè),而無(wú)恢復(fù)區(qū)為2個(gè)。10~20cm土層中,恢復(fù)8年區(qū)優(yōu)勢(shì)屬為3個(gè),而恢復(fù)4年區(qū)優(yōu)勢(shì)屬為2個(gè),天然草地及無(wú)恢復(fù)區(qū)優(yōu)勢(shì)屬分別為1個(gè)。

      (3)礦區(qū)排土場(chǎng)種植植物恢復(fù)區(qū)出現(xiàn)土壤線蟲cp值為4的線蟲,而無(wú)恢復(fù)區(qū)沒(méi)有此類線蟲

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