旅游干扰对草原景区土壤线虫群落的影响

2021-07-09李志美

草原与草业 2021年2期

李志美,海棠,陈杨

(内蒙古农业大学草原与资源环境学院/草地资源教育部重点实验室/农业农村部饲草栽培、加工与高效利用重点实验室/内蒙古自治区草地管理与利用重点实验室,呼和浩特 010018)

草原旅游是依靠草原和草原生态环境发展起来的一种新的旅游及草地利用形式[1]，20世纪90年代后，我国的草原旅游事业快速发展，以内蒙古自治区为例，2005年旅游业创汇3.52亿美元，占我国旅游创汇的1.2%[2]。目前，旅游业已迅速发展成为世界第一大产业，因此旅游活动所引起的生态和环境问题已引起了社会各界的广泛关注。土壤动物是一种极其重要的生物，尤其是在草原生态系统中发挥着极其重要的作用，包括对有机质进行分解等重要的生态过程有着很好的调控作用。而土壤线虫是土壤动物非常重要的一部分，在土壤中的分布比较广泛，数量较多，是评价土壤扰动的重要生物指标[3～5]。胡静等人[6]在不同城市绿地对线虫群落进行了研究及其分析，结果表明不同城市绿地改变了土壤中食物网的结构及其功能；张勇群等人[7]研究了氮沉降对土壤线虫群落的影响，结果表明氮沉降增加可能会使土壤食物网简化，影响土壤线虫群落。我国草地土壤动物的研究主要集中在放牧干扰、刈割干扰、氮沉降、施肥对草地土壤动物的影响方面[8～9]，有关旅游干扰对草地土壤小型动物——线虫种类、数量、营养类群及多样性的影响有待研究。为此，本试验以土壤线虫为生物指标，对呼和诺尔旅游景区的土壤线虫群落功能以及特征进行了研究，以探索旅游干扰对草地土壤线虫群落的影响规律，为保护草原旅游景区物种多样性以及进行有效的生态旅游管理提供依据。

1 试验材料和方法

1.1 试验区概况

本试验地位于呼伦贝尔市呼和诺尔旅游景区(48°25′～49°34′N、119°18′～119°31′E) ,海拔650～675m，地处内蒙古自治区呼伦贝尔市陈巴尔虎旗境内，属于中温带大陆性气候，年均气温为2.4℃(最高气温36.17℃，最低气温-48.5℃) ，年积温大约为1500～1800℃；年平均降水量350～400mm，主要集中在7～9月份。植被类型为羊草草甸草原，主要优势种为羊草(Leymuschinensis)、贝加尔针茅(Stipabaicalensis)；伴生种有斜茎黄芪(Astragalusadsurgens)、山野豌豆(Viciaamoena)、寸草苔(Carexduriuscula)等；土壤类型为暗栗钙土。

1.2 研究方法

1.2.1试验设计

在呼和诺尔旅游景区内，根据旅游活动项目设置以及游客聚集程度取3个景点作为景区内的样地，分别为敖包周边、雕像周边以及成吉思汗帐房周边，每个景点周边平均取5个样方，共15个样方。在围封区选择与景区的植被类型以及土壤类型一致的样地取样作为对照。

1.2.2植物取样

8月初，在景区里的每个处理内随机取样(样方1m×1m)，样方之间的距离相等，记录样方内植物的高度、密度、盖度以及种类，然后齐地面剪割，在105℃烘箱中烘12h，测其生物量。每个处理5个重复。

1.2.3土壤取样

采用“十”字法取样，每个样方内取两层土，分别为0～10cm和10～20cm，每层分别取4钻土，将其混匀，将景区内不同土层的3个景点的重复再混匀，作为景区内一个大的取样点，共10个土样。同样，围封区5个重复，两层取样，共10个土样，分成2份，一份用于线虫的分离鉴定，另一份做土壤理化性质实验。共20个土样。

1.2.4线虫的分离鉴定与计数分类

线虫的分离采用贝尔曼浅盘法[10]。鉴定与计数在显微镜下进行：鉴定是根据《中国土壤动物检索图鉴》[11]和《植物线虫分类学(第二版)》(谢辉，2005)将每条线虫鉴定到属；计数的原则要将线虫的数量根据土壤的含水率折合成每100g干土所含线虫的数量[12]。线虫的分类要根据其头部等分为四大营养类群，分别为植物寄生类线虫 (Plantparasites)、食细菌类线虫(Bacterivores)、食真菌类线虫(Fungivores)、杂食/捕食类线虫(Predators/Omni-vores)[8]。

1.3 数据处理

线虫多样性指数(H′)采用以下公式计算:

H′=-ΣPiLn(Pi)[9]

(1)

成熟指数(MI)采用以下公式计算:

MI=Σv(i)f(i)[13]

(2)

式中，v(i)是线虫中第i类群的Colonizer-persister (c-p) 值；f(i)是第i类自由生活线虫所占线虫总数的比例。

线虫通道比(NCR)采用以下公式计算:

NCR=Ba/(Ba + Fu)[14]

(3)

式中，Ba是食细菌线虫的条数；Fu是食真菌线虫的条数。

基础成分指数(BI)采用以下公式计算:

BI=100 × b/(b + e + s)

(4)

式中，b代表c-p值为2的食细菌线虫(记作Ba2)和c-p值为2的食真菌线虫；e代表c-p值为1的食细菌线虫和c-p值为2的食真菌线虫；s代表c-p值为3～5的食细菌线虫、食真菌线虫、杂食/捕食线虫。b、e和s值的计算公式分别为b =Σkbnb、e =Σkene、s=Σksns ，其中kb、ke和ks为各类群所对应的加权数(其值在0.8～5.0之间)，ne、nb、ns为各类群所对应的个体数量[8]。

3 结果与分析

3.1 旅游对景区土壤线虫群落组成及数量的影响

试验区土壤样品中共分离得到土壤线虫4126条，平均密度552条/100g干土。从各个营养类群的组成上看，食细菌线虫13属，食真菌线虫3属，植物寄生线虫16属，杂食捕食类线虫8属。不同处理土壤线虫群落组成不同，旅游区内共分离出125条线虫/100g干土，17属，其中真滑刃属、滑刃属、丽突属、拟丽突属为优势属，优势属的个体数占总捕获个体数的70.17%；围封区共分离出633条线虫/100g干土，31属，其中优势属有真滑刃属、鹿角唇属，优势属的个体数占线虫总捕获个体数的48.42%。围封区内土壤线虫的数量显著高于旅游区内(P<0.05，图1)，土壤线虫的属数围封区显著高于旅游区(P<0.05，图2)。

不同大写字母代表不同处理同一土层之间有显著差异(P<0.05)不同小写字母代表不同土层同一处理之间有显著差异(P < 0.05)；下图同图1 旅游干扰下对土壤线虫数量的影响

图2 旅游干扰对土壤线虫属数的影响

3.2 旅游干扰下景区土壤线虫生态功能指数的变化

从表1看出，围封区0～10 cm及10～20 cm土层土壤线虫多样性(H′)显著(P<0.05)高于旅游区。成熟度指数(MI)所反映的是线虫群落结构以及功能，是用来指示外界干扰对线虫群落所造成的影响，值越低说明外界对其扰动越大，围封区0～10cm及10～20cm土层的成熟度指数均大于旅游区(P<0.05)。线虫通道比(NCR)是食细菌线虫和食真菌线虫的比值，反映了土壤有机质的分解途径，旅游干扰区和围封区的线虫通道比无显著差异(P>0.05)，但围封区大于旅游区的线虫通道比。基础成分指数(BI)代表食物网的抵抗能力，值越大说明抵抗力越强，围封区的基础成分指数大于旅游区，但差异不显著(P>0.05)。

表1 旅游干扰下土壤线虫群落生态功能指数

4 讨论

旅游区和围封区土壤线虫的数量及属数存在一定的差异，旅游区共获得土壤线虫704条，而围封区获得3422条。线虫属数旅游区内17属，围封区31属；两个样地之间共同的优势属是真滑刃属，旅游区内食细菌线虫种类较多，而围封区杂食捕食类线虫种类较多。研究表明，天然草地放牧、刈割干扰会影响草地土壤线虫数量及种类[8～9]，本研究线虫数量及种类旅游区显著低于围封区，说明大量游客的观光旅游干扰降低了景区草地土壤线虫数量及种类。鲁庆彬等人[13]及焦向丽等人[13～14]认为，中度的旅游干扰会促进物种多样性，随着干扰强度的增加线虫多样性指数减少。本研究物种多样性指数旅游区显著低于围封区，原因可能是旅游区内土壤受人为踩踏严重，土壤层次模糊，保水能力减弱，营养物质和土壤含水量的降低都可能导致线虫多样性下降[6]，同时也说明旅游区内受干扰强度较大。成熟度指数反映土壤生态系统的稳定性，在草地放牧、刈割干扰中围栏区的成熟度指数高于放牧区及刈割区[8～9]。本研究成熟度指数围封区显著高于旅游区，表明受干扰的旅游区土壤生态系统稳定性低于围封区。线虫通道比是食细菌线虫和食真菌线虫的比值，所代表的是土壤有机质的分解途径，当值为1时土壤有机质的分解是以真菌为主，当值为0.5时土壤有机质的分解是细菌和真菌的共同作用[12]。本研究线虫通道比旅游区在0.5左右，说明旅游区土壤有机质的分解是细菌和真菌的共同作用；而围封区线虫通道比在0.8左右，更接近1，说明围封区土壤有机质的分解主要以真菌为主。基础成分指数代表食物网的抵抗能力，值越大抵抗力越大。本研究基础成分指数围封区大于旅游区，说明围封区的食物网抵抗能力相对较大，同时也说明旅游区内由于旅游干扰严重对食物链产生了影响。由于旅游景区受到了旅游干扰的强烈影响，物种相对匮乏，对线虫指示物的研究有待开展进一步的长期观测。