藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应

doi:10.11686/cyxb2022165

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (1): 154-164.DOI: 10.11686/cyxb2022165

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藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应

沙玉宝¹^,²(), 干珠扎布¹^,²(), 胡国铮¹^,², 王学霞³, 严俊⁴, 何世丞⁴, 高清竹¹^,²

^1.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081
^2.国家农业环境那曲观测实验站，西藏那曲 852000
^3.北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100097
^4.那曲市草原站，西藏那曲 852000

收稿日期:2022-04-12 修回日期:2022-05-30 出版日期:2023-01-20 发布日期:2022-11-07
通讯作者: 干珠扎布
作者简介:E-mail： ganjurjav@foxmail.com
沙玉宝（1997-），男，山东临沂人，在读硕士。E-mail： shayubao@caas.cn
基金资助:
国家自然科学基金(31901142);中央公益性科研院所基本科研业务费专项(BSRF202009);中国科协青年人才托举工程项目(2019QNRC001)

Response of soil nematode community structure and diversity to increased nitrogen in alpine meadows of northern Tibet

Yu-bao SHA¹^,²(), Ganjurjav HASBAGAN¹^,²(), Guo-zheng HU¹^,², Xue-xia WANG³, Jun YAN⁴, Shi-cheng HE⁴, Qing-zhu GAO¹^,²

^1.Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China
^2.Nagqu National Experimental Station for Agri-environmental Observation，Nagqu 852000，China
^3.Institute of Plant Nutrition and Resources，Beijing Agricultural Forestry Academy，Beijing 100097，China
^4.Nagqu Grassland Station，Nagqu 852000，China

Received:2022-04-12 Revised:2022-05-30 Online:2023-01-20 Published:2022-11-07
Contact: Ganjurjav HASBAGAN

摘要/Abstract

摘要：

土壤线虫在高寒草甸生态系统物质循环和能量传递过程中起重要作用。高寒草甸植物对氮沉降极为敏感，但增氮对土壤线虫群落结构和多样性的影响仍不明确。本研究在西藏那曲高寒草甸开展模拟氮沉降试验，设置0、7、20、40 kg N·hm^-2·a^-1 4个增氮水平（硝酸铵），研究增氮对高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性的影响。结果表明：1）增氮显著改变了高寒草甸土壤线虫的群落组成，并且降低了线虫多样性和均匀度；2）N₂₀、N₄₀显著提高了食细菌线虫（Ba）类群的相对丰度，较对照组分别提高了30.4%和31.7%；3）线虫多样性指数（H′）和均匀度指数（J）均表现为N_ck>N₄₀>N₂₀>N₇，不同处理间植物寄生线虫指数（plant parasite index， PPI）、自由线虫成熟度指数（maturity index， MI）、瓦斯乐思卡指数（wasilewska index， WI）无显著差异。在不同增氮条件下，线虫通道指数（nematode channel ratio， NCR）均大于0.5，瓦斯乐思卡指数（WI）均大于1，说明研究区土壤线虫类群整体以食细菌线虫为主，矿化途径主要由食细菌真菌线虫参与；4）土壤中氨态氮含量和线虫总量及食细菌线虫数量显著正相关。本研究明确了施氮条件下食细菌线虫数量的增加是藏北高寒草甸土壤线虫总量增加的主要来源，为探究藏北高寒草甸生态系统对氮沉降的响应机制提供了参考。

关键词: 氮沉降, 生态指数, 线虫通道指数, 土壤动物, 植物生产力

Abstract:

Soil nematodes play an important role in material cycling and energy transfer processes in alpine meadow ecosystems. Alpine meadow plants are extremely sensitive to nitrogen deposition， but the effect of increased nitrogen on the structure and diversity of the soil nematode community remains unclear. In this study， we conducted a simulated nitrogen deposition experiment in alpine meadows in Nagqu， Tibet， with four levels of nitrogen enrichment： 0 （CK）， 7， 20， and 40 kg N·ha^-1·yr^-1. Then， we investigated the effects of nitrogen enrichment on the structure and diversity of the soil nematode community. The results showed that： 1） Increased nitrogen significantly changed the soil nematode community composition in alpine meadows and reduced nematode diversity and evenness； 2） the N₂₀ and N₄₀ treatments significantly increased the relative abundance of bacterivore （Ba） taxa by 30.4% and 31.7%， respectively， compared with the control group； 3） The treatments could be ranked， from highest nematode diversity index and evenness index to lowest， as follows： N_ck>N₄₀>N₂₀>N₇. There were no significant differences in the plant parasite index， maturity index， and Wasilewska index （WI） among the treatments. The nematode channel ratio was greater than 0.5 and the WI was greater than 1 under different nitrogen enrichment conditions， indicating that the soil nematode taxa in the study area were mainly bacterivore nematodes， and that the main players in the mineralization pathway were bacterivore and fungivore nematodes； 4） The ammonia nitrogen content in soil was significantly and positively correlated with the total numbers of nematodes and bacterivores. This study clarified that the increase in the total number of soil nematodes in the alpine meadows of northern Tibet under nitrogen deposition is because of increased numbers of bacterivore nematodes. These results provide a reference for exploring how alpine meadow ecosystems in northern Tibet will respond to nitrogen deposition.

Key words: nitrogen deposition, ecological index, nematode channel ratio, soil fauna, plant productivity

沙玉宝, 干珠扎布, 胡国铮, 王学霞, 严俊, 何世丞, 高清竹. 藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应[J]. 草业学报, 2023, 32(1): 154-164.

Yu-bao SHA, Ganjurjav HASBAGAN, Guo-zheng HU, Xue-xia WANG, Jun YAN, Shi-cheng HE, Qing-zhu GAO. Response of soil nematode community structure and diversity to increased nitrogen in alpine meadows of northern Tibet[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(1): 154-164.

图/表 6

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属Genus	营养类群Trophic group	c-p值c-p values	N_ck	N₇	N₂₀	N₄₀
拟丽突属Acrobeloides	Ba	2	+++	+++	++	++
头叶属Cephalobus	Ba	2	++	++	++	++
丽突属Acrobeles	Ba	2	++	++	++	++
鹿角唇属Cervidellus	Ba	2	++	++	++	++
小杆属Rhabditis	Ba	1	+	-	-	-
中小杆属Mesorhabditis	Ba	1	++	++	++	++
真头叶属Eucephalobus	Ba	2	+	++	++	-
无咽属Alaimus	Ba	4	++	++	++	++
绕线属Plectus	Ba	2	+	++	-	+
唇绕线属Bastiania	Ba	3	-	-	+	+
单宫属Monhystera	Ba	2	++	-	-	-
棱咽属Prismatolaimus	Ba	3	++	++	++	++
威尔斯属Wilsonema	Ba	2	+	-	-	-
似绕线属Anaplectus	Ba	2	++	++	++	++
原杆属Protorhabditis	Ba	1	-	-	+	+
杆咽属Rhabdolaimus	Ba	3	+	+	+	+
鞘线虫属Hemicycliophora	Pp	3	++	++	++	+
纳格尔属Nagelus	Pp	2	-	+	+	+
针属Paratylenchus	Pp	2	+	++	++	-
垫刃属Tylenchus	Pp	2	+	++	++	++
丝尾垫刃属Filenchus	Pp	2	++	++	++	++
叉针属Boleodorus	Pp	2	++	-	-	-
矮化属Tylenchorhynchus	Pp	3	++	++	+	+
野外垫刃属Aglenchus	Pp	2	-	+	+	+
螺旋属Helicotylenchus	Pp	3	+	++	++	++
短体属Pratylenchus	Pp	3	+	-	-	-
剑尾垫刃属Malenchus	Pp	2	+	+	+	+
环属Criconema	Pp	3	+	-	+	+
盘旋属Rotylenchus	Pp	3	-	-	+	-
默林属Merlinius	Pp	2	+	++	+	++
类短体属Pratylenchoides	Pp	3	++	++	++	++
小孔咽属Aporcelaimellus	Om	5	++	-	-	-
盘咽属Discolaimus	Om	5	+	-	-	-
三孔属Tripyla	Om	3	-	+	+	-
色矛属Chromadorita	Om	3	-	+	-	-
异色矛属Achromadora	Om	3	+	-	-	-
中矛线属Mesodorylaimus	Om	5	++	++	++	++
大矛属Enchodelus	Om	4	-	+	+	-
锉齿属Mylonchulidae	Om	4	+	+	+	-
拱唇属Labronema	Om	4	++	-	-	-
Allodorylaimus	Om	4	++	++	++	++
表矛线属Epidorylaimus	Om	4	+	-	-	-
牙咽属Dorylaimellus	Om	5	+	++	+	+
单齿属Mononchus	Om	4	+	-	+	+
缢咽属Axonchium	Om	4	++	++	++	++
滑刃属Aphelenchoides	Fu	2	++	-	-	-
拟滑刃属Paraphelenchus	Fu	2	+	-	-	-
垫咽属Tylencholaimus	Fu	4	++	++	++	-
拟矛线属Dorylaimoides	Fu	4	++	-	-	-
细齿属Leptonchus	Fu	4	+	-	-	-
真滑刃属Aphelenchus	Fu	2	++	++	+	+
双垫刃属Ditylenchus	Fu	2	+	++	++	++
短矛属Doryllium	Fu	4	+	-	-	-

属Genus	营养类群Trophic group	c-p值c-p values	N_ck	N₇	N₂₀	N₄₀
拟丽突属Acrobeloides	Ba	2	+++	+++	++	++
头叶属Cephalobus	Ba	2	++	++	++	++
丽突属Acrobeles	Ba	2	++	++	++	++
鹿角唇属Cervidellus	Ba	2	++	++	++	++
小杆属Rhabditis	Ba	1	+	-	-	-
中小杆属Mesorhabditis	Ba	1	++	++	++	++
真头叶属Eucephalobus	Ba	2	+	++	++	-
无咽属Alaimus	Ba	4	++	++	++	++
绕线属Plectus	Ba	2	+	++	-	+
唇绕线属Bastiania	Ba	3	-	-	+	+
单宫属Monhystera	Ba	2	++	-	-	-
棱咽属Prismatolaimus	Ba	3	++	++	++	++
威尔斯属Wilsonema	Ba	2	+	-	-	-
似绕线属Anaplectus	Ba	2	++	++	++	++
原杆属Protorhabditis	Ba	1	-	-	+	+
杆咽属Rhabdolaimus	Ba	3	+	+	+	+
鞘线虫属Hemicycliophora	Pp	3	++	++	++	+
纳格尔属Nagelus	Pp	2	-	+	+	+
针属Paratylenchus	Pp	2	+	++	++	-
垫刃属Tylenchus	Pp	2	+	++	++	++
丝尾垫刃属Filenchus	Pp	2	++	++	++	++
叉针属Boleodorus	Pp	2	++	-	-	-
矮化属Tylenchorhynchus	Pp	3	++	++	+	+
野外垫刃属Aglenchus	Pp	2	-	+	+	+
螺旋属Helicotylenchus	Pp	3	+	++	++	++
短体属Pratylenchus	Pp	3	+	-	-	-
剑尾垫刃属Malenchus	Pp	2	+	+	+	+
环属Criconema	Pp	3	+	-	+	+
盘旋属Rotylenchus	Pp	3	-	-	+	-
默林属Merlinius	Pp	2	+	++	+	++
类短体属Pratylenchoides	Pp	3	++	++	++	++
小孔咽属Aporcelaimellus	Om	5	++	-	-	-
盘咽属Discolaimus	Om	5	+	-	-	-
三孔属Tripyla	Om	3	-	+	+	-
色矛属Chromadorita	Om	3	-	+	-	-
异色矛属Achromadora	Om	3	+	-	-	-
中矛线属Mesodorylaimus	Om	5	++	++	++	++
大矛属Enchodelus	Om	4	-	+	+	-
锉齿属Mylonchulidae	Om	4	+	+	+	-
拱唇属Labronema	Om	4	++	-	-	-
Allodorylaimus	Om	4	++	++	++	++
表矛线属Epidorylaimus	Om	4	+	-	-	-
牙咽属Dorylaimellus	Om	5	+	++	+	+
单齿属Mononchus	Om	4	+	-	+	+
缢咽属Axonchium	Om	4	++	++	++	++
滑刃属Aphelenchoides	Fu	2	++	-	-	-
拟滑刃属Paraphelenchus	Fu	2	+	-	-	-
垫咽属Tylencholaimus	Fu	4	++	++	++	-
拟矛线属Dorylaimoides	Fu	4	++	-	-	-
细齿属Leptonchus	Fu	4	+	-	-	-
真滑刃属Aphelenchus	Fu	2	++	++	+	+
双垫刃属Ditylenchus	Fu	2	+	++	++	++
短矛属Doryllium	Fu	4	+	-	-	-

指数Index	N_ck	N₇	N₂₀	N₄₀
H′	3.08±0.11a	1.94±0.25c	2.03±0.18c	2.50±0.16b
J	0.91±0.01a	0.57±0.08c	0.59±0.06c	0.74±0.07b
MI	2.20±0.13a	2.01±0.10a	2.09±0.05a	2.10±0.12a
PPI	0.67±0.14a	0.81±0.09a	0.74±0.02a	0.70±0.05a
NCR	0.63±0.06b	0.63±0.10b	0.73±0.08a	0.76±0.05a
WI	2.50±0.91a	1.71±0.28a	1.86±0.16a	2.08±0.23a

指数Index	N_ck	N₇	N₂₀	N₄₀
H′	3.08±0.11a	1.94±0.25c	2.03±0.18c	2.50±0.16b
J	0.91±0.01a	0.57±0.08c	0.59±0.06c	0.74±0.07b
MI	2.20±0.13a	2.01±0.10a	2.09±0.05a	2.10±0.12a
PPI	0.67±0.14a	0.81±0.09a	0.74±0.02a	0.70±0.05a
NCR	0.63±0.06b	0.63±0.10b	0.73±0.08a	0.76±0.05a
WI	2.50±0.91a	1.71±0.28a	1.86±0.16a	2.08±0.23a

项目Item	N_ck	N₇	N₂₀	N₄₀
禾莎草高度Gramineae height （cm）	3.42±0.62c	3.22±1.48c	5.39±0.40b	7.62±1.81a
禾莎草盖度Gramineae coverage （%）	39.62±4.62c	44.00±3.65c	52.32±7.26b	67.35±3.31a
杂类草高度Forb height （cm）	1.69±0.15c	1.51±0.37c	2.30±0.26b	2.84±0.19a
杂类草盖度Forb coverage （%）	18.02±5.36b	33.07±6.95a	30.27±3.48a	22.82±5.66b
地上生物量Above-ground biomass （g·m^-2）	44.23±2.85d	70.33±0.81c	98.33±3.51b	106.00±6.45a
地下生物量Below-ground biomass （g·m^-2）	1054.77±65.20a	1192.35±67.77a	1333.75±56.29a	1284.71±85.35a
氨态氮NH₄⁺-N （mg·kg^-1）	11.04±1.38b	14.10±1.65ab	24.07±3.30a	31.22±3.01a
硝态氮NO₃^--N （mg·kg^-1）	2.29±0.21b	4.17±0.24ab	4.85±0.98a	10.86±2.36a

藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应

Response of soil nematode community structure and diversity to increased nitrogen in alpine meadows of northern Tibet

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