煙草青枯病危害對煙田中小型土壤動物群落的影響

白耀宇,龐　帥,韋　珊,肖　瑤,丁　偉

西南大學植物保護學院, 重慶　400715

煙草青枯病是由茄科雷爾氏菌(Ralstoniasolanacearum)引起的一種毀滅性土傳細菌性病害,嚴重制約世界上主要產煙國家的煙草生產[1]。該病在我國南方煙區普遍發生,特別在湖南、貴州、福建、廣東、四川、重慶等省發生較為嚴重[2]。由于該病原菌主要在土壤中完成越冬、侵染和傳播,導致其很難從根本上有效控制[3]。

據報道,該病害的病原菌在土壤中傳播和侵染寄主植物根系的途徑也與土壤動物的發生及危害密切相關[1]。而作為土壤生態系中重要組成部分的體長小于2 mm的小型(Micro-)和中型(Meso-)土壤動物,如線蟲(Nematoda)及節肢動物中的蜱螨(Acari)、彈尾蟲(Collembola)和昆蟲(Insecta)等[4],具數量大、種類多和對環境變化敏感等特點,在可持續農業生產中能有效指示土壤的健康程度[5-6]。但目前在煙草青枯病發生機理和控制技術研究中,尤其突出該病與土壤微生物的互作規律研究[7-8]；卻忽視了與土壤動物的相關性研究。前人研究認為,幾乎所有的土壤過程和土壤功能都與土壤動物有關[9]；只有土壤動物的積極參與,植物根系、根系分泌物和土壤微生物間的相互作用才能順利進行[9- 10]；土壤動物在調節根際微生物過程中擔負著重要的生態功能,從而顯著影響植物的生長[11- 12]。其中,中小型土壤動物的生態功能主要通過直接取食真菌、細菌和植物凋落物碎屑和間接作用土壤理化性質及土壤微生物群落結構組成和功能特征來實現[13]；也能在抑制植物土傳病原菌致病危害方面發揮重要作用[14-16]。總之,研究青枯病與中小型土壤動物的生態關系是揭示其爆發危害和尋找有效防治手段的重要理論基礎。因此有必要開展煙草青枯病危害與該類土壤動物群落生態關系的研究。

迄今,研究煙草青枯病對土壤動物影響的報道很少。我們前期在青枯病危害煙田的研究指出,螨類數量在該病害發病的中后期顯著下降,而彈尾蟲的數量卻顯著上升；螨類與彈尾蟲的數量比值(A/C值)也隨著青枯病危害程度的加劇而顯著降低[17]。盡管如此,在田間群落水平上,青枯病危害對煙田中小型土壤動物的影響如何,不得而知。基于此,本研究以重慶市彭水縣植煙區青枯病典型發病田及其對照無青枯病田為代表樣點,比較分析該病害發生對兩類煙田中小型土壤動物群落結構及多樣性功能特征的影響及規律,并解析中小型土壤動物群落對青枯病危害響應的主要特征指標；旨在豐富和完善調控煙草青枯病作用的土壤生物基礎理論,促進形成可持續和有效的煙草青枯病生物防治理論和技術體系。

1　研究區概況

研究區位于重慶市彭水縣潤溪鄉(29°2′—29°13′ N,107°52′—108°1′ E)。該鄉地處渝貴交界處,在彭水縣城西南方向約53 km處,屬中亞熱帶溫潤季風氣候,雨量充沛,四季分明,山地立體氣候特征十分明顯,海拔落差大,最高處1498 m,平均海拔841 m；以煙葉種植為特色；煙草業產值約占全鄉農業總收入的三分之一。該縣年均溫17.6 ℃,高山與低谷氣溫相差10—14 ℃,年均降雨量1224 mm。

煙草青枯病典型發病區位于該鄉白果坪村。該片植煙區近10年均連年受到煙草青枯病的重大危害,部分田塊在煙草成熟期青枯病發病株率甚至達到了100%[2,17]。因此,彭水縣煙草分公司專門開辟了13.3 hm2青枯病危害嚴重的煙田作為該病害的研究與綜合治理示范區[2]。本實驗選取的煙草青枯病實驗田就位于該示范區中。同時在該發病田塊附近的潤溪鄉櫻桃井村植煙區選取無青枯病危害史的煙田作為對照田(青枯病發病株率為0)。

2　材料與方法

2.1　樣地設置及土壤理化特性測定

在青枯病發病區和對照樣區各選取3個面積為30 m×20 m的煙田樣地為實驗地,每塊實驗地之間通過1.0 m的壟作非耕作區進行間隔。煙田育秧育苗、移栽和肥水管理等均按照當地農民種植習慣進行。試驗田均不進行病蟲害的化學藥劑防治。

于2015年3月樣品采集后,將土壤動物分離后的0—15 cm樣品混合,經風干、除雜、研碎和混勻并過2 mm尼龍篩后,用于測定土壤的理化性質。測定分析按鮑士旦主編的《土壤農化分析》[18]中的方法進行。經分析供試土壤為黃壤粘土。其他測定結果見表1。

表1　重慶彭水縣潤溪鄉植煙區青枯病發病田及其對照不發病田土壤基本理化性質

2.2　樣品的采集與分離

分別于2015年3月煙田休耕期、6月煙苗旺長期(青枯病發病初期)和9月煙葉成熟期(青枯病發病后期)對青枯病發病樣點和不發病對照樣點各3個實驗樣地(田塊)進行土壤取樣。取樣時,3月,3個實驗樣地均設5個重復采樣點(均勻布置),每個采集點間距約為10 m；6月和9月,3個實驗樣地均設6個重復采樣點(均勻布置),每個采集點間距約為10 m。3月煙田休耕期的樣點均選擇壟作煙田中較為平坦、人為活動少的壟臺采樣,每個點并排同時采樣2次,分別用于調整的貝爾曼(Bearmann)濕漏斗和Tullgren干漏斗分離濕生動物和其他土壤動物；而6月和9月煙草生育期的采樣點均選擇壟臺靠近煙苗主莖兩側取樣根際土壤。每個采樣點由上到下分為0—5、5—10 cm和10—15 cm共 3個土層取樣。

采用口徑為8 cm、高度為5 cm的環刀采樣器對各土壤分層取樣,分層采集土樣后按個層次分別進行土樣鋁盒裝盒保存。土樣拿回室內后,采用直徑為2 mm的Tullgren干漏斗分離土壤動物；土壤動物的分離在各個干漏斗烘蟲箱中進行,控制烘蟲箱溫度在30—50 ℃,烘蟲時間為48 h；分離出的土壤動物用盛有75%濃度的酒精收集于玻璃瓶中,待分類鑒定并計數。線蟲等濕生動物在貝爾曼濕漏斗中進行分離；經48 h后取樣15 mL漏斗收集管中的水溶液鏡檢和統計。

將分離獲得的土壤動物置于雙目解剖鏡下鑒定。參考鑒定資料《中國亞熱帶土壤動物》[19]和《中國土壤動物檢索圖鑒》[20]進行分類鑒定。由于受分類限制,采用大類進行分類并統計數量。

2.3　數據處理與分析

土壤動物群落內多樣性(α多樣性)指數測度分析主要采用Simpson優勢集中性指數(C)、Shannon-Wiener多樣性指數(H′)、Pielou均勻度指數(J)和Margalef豐富度指數(D)來進行計算。

Simpson優勢集中性指數(C)：

Shannon-Wiener多樣性指數(H′)：

Pielou均勻度指數(J)：

J=H′/lnS

Margalef豐富度指數(D)：

D=(S-1)/lnN

式中,Ni為第i類群的個體數；N為群落中所有類群的個體數；Pi=Ni/N,S為類群數。由于線蟲在土壤動物群落中的密度很大,因此,為了深入分析線蟲和干漏斗中土壤動物(以螨類和彈尾蟲為主)與青枯病危害的關系,對上述4個土壤動物群落特征指數的計算分為有或無線蟲兩種情況并分別統計分析。

土壤動物群落間多樣性(β多樣性)系數分析主要采用S?rensen相似性系數來進行計算。該系數主要反映兩類生境煙田土壤動物類群上的相似程度。

S?rensen相似性系數(Cs)：

Cs=2c/(a+b)

式中,a為發病煙田全部類群數,b為不發病對照煙田(CK)全部類群數,c為兩類煙田共有的類群數。該公式規定的相似性等級是：計算值在0.75—1.00為極相似,在0.50—0.74為中等相似,在0.25—0.49為中等不相似,在0—0.24為極不相似。

土壤動物群落相對穩定性測定采用群落物種數與個體數之比(St/Si)表示。該值反映種間數量上的制約作用[21]。由于土壤動物群落中螨類和彈尾蟲發生量大,它們之間的數量比(A/C,A代表螨類,C代表彈尾蟲)與煙田青枯病危害存在相關性[17],因此統計分析了兩類煙田不同調查期該比值的變化規律。

分離的土壤動物個體數量(多度)占捕獲總量的百分比為相對多度。其中,10.0%以上者為優勢類群,占1.0%—10.0%者為常見類群,不足1.0%者為稀有類群。土壤動物密度數據均為分離的土壤動物個體數換算成的平均密度(個/m2)。數據分析前,對土壤動物多度和密度數據進行log(x+1)對數轉換；對土壤動物相對多度進行Arcsin(sqrt(x))平方根反正旋轉換。對于服從正態分布和方差齊性的土壤動物數據進行單因素方差分析(One-way ANOVA)。對于不服從正態分布和方差齊性的土壤動物數據進行兩獨立樣本的非參數Mann-Whitney U秩和檢驗。

主成分分析(Principal component analysis,PCA)：對兩類生境煙田的土壤動物群落主要特征指標進行主成分分析,并根據各煙田優勢和常見土壤動物類群PCA得分對土壤動物采樣點進行排序分析。

以上分析和作圖采用Microsoft Excel 2007、SPSS 19.0以及CANOCO 5軟件完成。

3　結果與分析

3.1　不同煙田土壤動物類群組成和數量特征

通過調查共捕獲中小型土壤動物50112只,隸屬于3門13綱33類。3月休耕煙田(簡稱3月),線蟲相對多度為80.91%,屬于優勢類群；等節跳蟲科、中氣門亞目、甲螨亞目、棘跳蟲科、前氣門亞目和長角跳蟲科依次是8.84%,2.39%,2.17%,1.52%,1.10%和1.02%,為常見類群；其他2.02%均為稀有類群。6月煙苗旺長期(簡稱6月),線蟲和中氣門亞目相對多度分別為66.38%和10.88%,屬于優勢類群；棘跳蟲科、甲螨亞目、長角跳蟲科、嚙蟲目、等節跳蟲科和前氣門亞目依次為5.45%,4.87%,4.06%,2.13%,2.48%和1.22%,為常見類群；其他2.53%均為稀有類群。9月煙葉成熟期(簡稱9月),線蟲相對多度為68.64%,屬于優勢類群；中氣門亞目、甲螨亞目、等節跳蟲科、棘跳蟲科、長角跳蟲科、鞘翅目和短角跳蟲科依次是9.95%,7.19%,3.73%,2.37%,1.95%,1.78%和1.01%,為常見類群；其他3.38%為稀有類群。因此,優勢類群和常見類群構成了煙田中小型土壤動物的主體。

青枯病煙田(簡稱青枯病田)及其對照無青枯病田(簡稱對照田)土壤動物優勢和常見類群及其相對多度存在一定差異。3月,青枯病田優勢類群是線蟲和等節跳蟲科,常見類群是甲螨亞目、中氣門亞目、棘跳蟲科、長角跳蟲科和前氣門亞目；對照田優勢類群是線蟲,常見類群是等節跳蟲科、中氣門亞目、甲螨亞目和原跳蟲科；在兩者共有的優勢和常見類群中,青枯病田線蟲的相對多度顯著低于對照(F=9.082,P<0.01),等節跳蟲科和甲螨亞目均顯著大于對照(F=10.577,P<0.01；F=4.384,P<0.05),中氣門亞目差異不顯著(F=0.175,P>0.05)。6月,青枯病田優勢類群是線蟲和中氣門亞目,優勢類群是棘跳蟲科、長角跳蟲科、甲螨亞目、嚙蟲目和前氣門亞目；對照田優勢類群是線蟲,常見類群是甲螨亞目、中氣門亞目、棘跳蟲科、長角跳蟲科、等節跳蟲科、前氣門亞目和短角跳蟲科；在兩者共有的優勢和常見類群中,青枯病田線蟲、中氣門亞目、甲螨亞目、前氣門亞目、棘跳蟲科和長角跳蟲科的相對多度均與對照差異不顯著(F=0.013—4.399,P>0.05)。9月,青枯病田優勢類群是線蟲,常見類群是中氣門亞目、甲螨亞目、等節跳蟲科、棘跳蟲科、長角跳蟲科、鞘翅目、短角跳蟲科和前氣門亞目；對照田優勢類群是線蟲和中氣門亞目,常見類群是甲螨亞目、等節跳蟲科、棘跳蟲科、膜翅目和長角跳蟲科；在兩者共有的優勢和常見類群中,青枯病田中氣門亞目和等節跳蟲科的相對多度均顯著低于對照(U=117.0,P<0.05；F=7.292,P<0.01),線蟲、甲螨亞目、棘跳蟲科和長角跳蟲科在兩者間差異不顯著(F=0.025—3.488,P>0.05)。

3.2　不同煙田土壤動物群落密度及其動態特征

3.2.1土壤動物群落密度的時間動態

青枯病田及其對照田土壤動物總密度(圖1A)和線蟲密度(圖1B)均為3月休耕期大于6月和9月生育期；其中,3月青枯病田和對照田土壤動物密度差異不顯著(F=0.796,P>0.05),而對照田線蟲密度顯著大于青枯病田(F=6.77,P<0.05)；6月和9月土壤動物和線蟲密度均為青枯病田顯著大于對照田(土壤動物：F6月=16.08,P<0.01；F9月=8.67,P<0.01；線蟲：F6月=7.07,P<0.05；F9月=8.45,P<0.01)。螨類在兩類煙田密度以生育期為高(圖2A)；除了6月青枯病田顯著大于對照田(F=9.31,P<0.01)外,3月和9月均差異不顯著(P>0.05)。彈尾蟲在兩類煙田生境密度為休耕期大于生育期(圖2B),3個時期的密度均為青枯病田顯著大于對照田(F3月=5.54,P<0.05；F6月=18.59,P<0.01；F9月=9.29,P<0.01)。其他稀有類群密度以生育期為高(圖2C)；6月和9月均為青枯病田顯著大于對照田(F6月=11.22,P<0.01；F9月=11.29,P<0.01),3月差異不顯著(P>0.05)。

3.2.2土壤動物群落密度的垂直分布

在3個調查期,青枯病田及其對照田土壤動物總密度及其各類群密度在0—5、5—10 cm和10—15 cm 3個土層均存在明顯變化。3月,土壤動物和線蟲密度(圖1)在5—10 cm和10—15 cm均為對照田顯著高于青枯病田(土壤動物：F5—10=10.17,P<0.01；F10—15=6.15,P<0.05；線蟲：F5—10=11.26,P<0.01；F10—15=18.21,P<0.01)；6月和9月均為青枯病田高于對照,但土壤動物只有6月0—5 cm以及9月0—5 cm和10—15 cm存在顯著差異(6月：F0—5=16.63,P<0.01；9月：U0—5=96.0,P<0.01；U10—15=137.0,P<0.05),而線蟲6月0—5 cm及9月3個土層均存在顯著差異(6月：F0—5=6.34,P<0.05；9月：U0—5=138.5,P<0.05；U5—10=112.0,P<0.05；U10—15=125.5,P<0.05)。3月10—15 cm和6月0—5 cm的螨類密度為青枯病田顯著高于對照田(3月：F10—15=6.89,P<0.05；6月：F0—5=6.59,P<0.05),其他時間各土層均差異不顯著(P>0.05)。3個時間3個土層彈尾蟲密度均為青枯病田高于對照田,但3月、6月和9月的0—5 cm(F3月=7.95,P<0.01；F6月=14.85,P<0.01；F9月=6.07,P<0.05)以及6月的5—10 cm和10—15 cm存在顯著差異(F5—10=9.79,P<0.01；F10—15=6.49,P<0.05)。其他稀有類群密度,6月10—15 cm和9月0—5 cm為青枯病田顯著高于對照(U10—15=2.0,P<0.01；F0—5=99.0,P<0.05),其他各時間的土層差異均不顯著(P>0.05)(圖2)。

圖1　不同調查期兩類煙田土壤動物群落密度(平均值±標準誤)Fig.1　Densities of soil animal community in tobacco fields during different period of investigation (Mean±SE)*表示青枯病田與對照田差異顯著(P<0.05)

圖2　不同調查期兩類煙田土壤動物群落密度(平均值±標準誤)Fig.2　Densities of soil faunal community in tobacco fields during different period of investigation (Mean±SE)

3.3　不同煙田土壤動物群落多樣性指數及其動態

由圖3可知,在統計分析時線蟲的有或無對兩類生境煙田的計算結果有較大影響。3月的Shannon-Wiener多樣性指數在有或無線蟲2種條件下均為青枯病田顯著高于對照田(F有=83.21,P<0.01；F無=92.03,P<0.01)；6月無線蟲條件下對照田顯著高于青枯病田(F無=17.21,P<0.01),而9月為青枯病田顯著高于對照田(F無=47.42,P<0.01)。Pielou均勻度指數只在6月的無線蟲條件下對照田顯著高于青枯病田(F無=35.65,P<0.01),其他均差異不顯著(P>0.05)。3月的Simpson優勢集中性指數在線蟲條件下為對照田顯著高于青枯病田(F有=6.69,P<0.05),而無線蟲時青枯病田顯著高于對照(F無=4.72,P<0.05)；6月和9月均為無線蟲時對照田顯著高于青枯病田(F無=11.71,P<0.01；U無=60.0,P<0.01)。3月和6月的Margalef豐富度指數均為對照田大于青枯病田,其中3月無線蟲和6月有或無線蟲條件下均差異顯著(3月：F無=7.81,P<0.01；6月：F有=5.64,P<0.05；F無=6.98,P<0.05)；但9月在這2種條件下均為青枯病田顯著高于對照田(F有=49.41,P<0.01；F無=95.85,P<0.01)。

3.4　不同煙田土壤動物群落的相似性和穩定性分析

通過計算,青枯病煙田及其對照田不同調查期土壤動物群落S?rensen相似性系數均大于0.75,說明2類煙田土壤動物群落處于極相似程度；同時發現Cs值3月最高,9月最低,表明群落空間相似性程度也受季節或煙草成熟期青枯病危害加劇的影響(表2)。兩類煙田不同季節土壤動物群落穩定性St/Si比值存在明顯不同,3月的比值盡管青枯病田大于對照田,但兩者比值相差較小；而兩類煙田6月和9月的比值差異較大,均為對照田大于青枯病田(表2)。

表2　不同調查時間煙田土壤動物群落的相似性和穩定性

3.5　不同煙田螨類與彈尾蟲A/C比值分析

在3個調查期,螨類與彈尾蟲個體數的A/C比值均為對照煙田大于青枯病田；且該比值在兩類煙田均為3月>6月>9月；其中,3月和6月對照田均顯著性高于青枯病田(F3月=5.65,P<0.05；F6月=9.96,P<0.01)；說明A/C比值的變化與青枯病的發生存在密切關系(圖4)。

圖3　不同調查時間煙田土壤動物群落多樣性(平均值±標準誤)Fig.3　Diversities of soil animal community in tobacco fields during different period of investigation (Mean ± SE)

圖4　不同調查期兩類煙田螨類與彈尾蟲A/C比值的動態變化(平均值±標準誤)Fig.4　The values of A/C in individual numbers between Acari and Collembola in tobacco fields during the investigation period (Mean±SE)

3.6　青枯病危害對土壤動物群落主要特征指標影響的PCA分析

本研究對土壤動物個體數、類群、多樣性指數(H′)、均勻性指數(J)、豐富度指數(D)、優勢度指數(C)、類群密度、A/C比值以及不同調查期的優勢類群和常見類群等土壤動物特征指標采用主成分法進行了分析,確定對青枯病危害敏感的指示土壤動物特征指標。3個調查期共有的優勢類群和常見類群包括線蟲、甲螨亞目、中氣門亞目、前氣門亞目、棘跳蟲科、等節跳蟲科和長角跳蟲科等7類；此外,3月還包括原跳蟲科；6月有短角跳蟲科和嚙蟲目；9月有短角跳蟲科、鞘翅目和膜翅目。本研究選取前4個主成分,如表3所示,其中3個調查時間的累積方差貢獻率在74%—85%,可以包含上述土壤動物特征指標的絕大部分信息。

以每個主成分的對應特征值占所選取的4個主成分特征值之和的比值作為權重,分別與對應的主成分值相乘后求和得到每個土壤動物特征指標的綜合分值,然后進行排序[22],結果如表4所示。由表4可知,不同季節煙田土壤動物各特征指標對青枯病危害的指示作用明顯不同。其中,3月綜合分值前5名依次為中氣門亞目、土壤動物個體數、土壤動物密度、線蟲和A/C值,表明煙田休耕期這5個土壤動物指標對青枯病的發生危害最為敏感；6月綜合分值前5名依次為土壤動物密度、土壤動物個體數、中氣門亞目、嚙蟲目和線蟲,表明煙株旺長期(青枯病發病初期)這5個中小型土壤動物指標對青枯病的發生危害最為敏感；9月綜合分值前5名依次為土壤動物個體數、線蟲、中氣門亞目、甲螨亞目和土壤動物密度,表明煙葉成熟期(青枯病發病盛期)這5個中小型土壤動物指標對青枯病的發生危害最為敏感；上述3個時期的土壤動物指標均可作為分析青枯病危害作用的重要特征指標。另外,6月棘跳蟲科、等節跳蟲科、長角跳蟲科和短角跳蟲科及9月A/C值、前氣門亞目和棘跳蟲科排名靠前,也可分別作為各時期分析青枯病危害作用的參考指標。

表3不同調查時間煙田土壤動物主成分特征根與方差貢獻率

Table3Eigenvalueandvariancecontributionofprincipalcomponentsofsoilanimalcommunityintobaccofieldsduringdifferentperiodsofinvestigation

時間Time主成分Principalcomponent特征根Eigenvalues方差貢獻率/%Variancecontribution累積方差貢獻率/%Cumulativevariancecontribution3月March14．1625．9725．9723．4921．8147．7832．3714．7962．5741．8811．7274．296月June15．9635．0635．0624．7928．1663．2232．0712．1675．3841．589．2784．649月September16．8037．7937．7923．8621．4259．2132．0711．5170．7241．397．7578．46

青枯病及其對照田土壤動物優勢和常見類群PCA得分排序圖見圖5。由圖5可知,在3個調查期青枯病田及其對照田各土樣采集點分布的梯度聚集特點明顯,兩者間少數樣點有重疊；主要土壤動物類群在2類煙田的多度均較大,說明兩類生境煙田土壤動物群落組成及結構相似度高。其中,3月各樣點聚集分布最為顯著,只有3個分類區,兩類煙田樣點均有重疊分布,各主要類群多度在兩類煙田均較大；6月有4個分類區,兩類煙田采樣點只在3個分類區有重疊分布,前氣門亞目在對照田部分采樣點多度較大；9月有4個分類區,兩類煙田采樣點只在一個分類區有重疊分布,線蟲、棘跳蟲科和長角跳蟲科在青枯病田部分采樣點多度較大,而鞘翅目和膜翅目在對照田部分樣采點多度較大；說明兩類煙田土壤動物群落的差異隨著青枯病危害程度的加劇而加大,差異程度9月>6月>3月。

表4不同調查期煙田土壤動物主要群落特征指標主成分綜合值及排序

Table4ComprehensivevaluesandrankofcharacteristicsofsoilfaunaanalysedbyPCAintobaccofieldsduringdifferentperiodofinvestigation

時間Time指標Index主成分1Principalcomponent1主成分2Principalcomponent2主成分3Principalcomponent3主成分4Principalcomponent4綜合分值Comprenhensivevalues排序Rank3月個體數Individualnumber0．5790．7390．108-0．1420．2132 March類群數Groupnumber0．1500．393-0．4780．4580．07811 密度Density0．8710．398-0．025-0．2160．1843 D0．0510．329-0．7020．5510．03314 H′-0．8580．2990．1010．148-0．07015 J0．5360．051-0．1000．3930．1327 C0．706-0．292-0．0080．1440．0919 A/C值A/Cvalue0．263-0．0810．7990．1060．1485 線蟲Nematode0．7760．4610．007-0．3590．1654 甲螨亞目Oribatida-0．1660．7940．354-0．0820．1336 中氣門亞目Mesostigmata0．1570．3700．7160．3900．2231 前氣門亞目Prostigmata0．007-0．2660．2800．7180．07812 原跳蟲科Poduridae0．716-0．241-0．2220．2790．08810 棘跳蟲科Onychiuridae-0．1720．8440．0070．1740．1248 等節跳蟲科Isotomidae-0．4100．5880．0640．2560．06013 長角跳蟲科Entomobryidae-0．2840．411-0．453-0．334-0．08116 6月個體數Individualnumber0．8550．4320．2540．0370．2402 June類群數Groupnumber-0．5440．2760．4120．4720．03210 密度Density0．8550．4320．2540．0380．2401 D-0．876-0．0120．1870．304-0．10517 H′-0．7690．5820．1300．004-0．02915 J-0．7130．5890．033-0．129-0．03916 C0．722-0．620-0．1350．1060．02411 A/C值A/Cvalue-0．024-0．3990．830-0．295-0．00613 線蟲Nematode0．9640．1360．0510．1300．2015 甲螨亞目Oribatida-0．5570．3860．222-0．073-0．02014 中氣門亞目Mesostigmata0．5850．4170．633-0．0110．2253 前氣門亞目Prostigmata-0．0030．2380．434-0．7080．01712 棘跳蟲科Onychiuridae0．0910．904-0．1080．0420．1466 等節跳蟲科Isotomidae0．1370．766-0．3240．0230．1098 長角跳蟲科Entomobryidae0．3780．632-0．299-0．1340．1197 短角跳蟲科Neelidae0．147-0．3420．3990．6900．0739 嚙蟲目Corrodentia0．1920．8880．0380．3500．2024 9月個體數Individualnumber0．6770．6850．108-0．0230．2291 September類群數Groupnumber0．9250．100-0．2620．1330．1696 密度Density0．9240．106-0．2530．1410．1715 D0．825-0．178-0．3810．1210．09911 H′0．557-0．8050．076-0．045-0．00516 J0．046-0．9370．246-0．150-0．10918 C-0．3720．811-0．2590．0790．02415 A/C值A/Cvalue0．1110．2270．8660．2740．1637 線蟲Nematode0．4280．861-0．032-0．0600．1912 甲螨亞目Oribatida0．6610．2450．370-0．2600．1724 中氣門亞目Mesostigmata0．617-0．0390．6530．1440．1873 前氣門亞目Prostigmata0．7170．087-0．1300．2730．1549 棘跳蟲科Onychiuridae0．7330．0300．330-0．2060．1568

續表時間Time指標Index主成分1Principalcomponent1主成分2Principalcomponent2主成分3Principalcomponent3主成分4Principalcomponent4綜合分值Comprenhensivevalues排序Rank等節跳蟲科Isotomidae0．358-0．327-0．391-0．255-0．04117 長角跳蟲科Entomobryidae0．720-0．0580．033-0．4740．08912 短角跳蟲科Neelidae0．638-0．289-0．2120．1740．07113 鞘翅目Coleoptera0．6130．066-0．0990．0000．11210 膜翅目Hymenoptera0．094-0．2990．0000．8410．04614

圖5　煙草青枯病及其對照煙田土壤動物主要類群的PCA排序圖Fig.5　PCA ordination diagramse of soil animals in tobacco fields and its control during different period of investigations○代表青枯病煙田采樣點Hazard fields of tobacco wilt；△代表無青枯病煙田采樣點(CK)Control fields without hazard； Ori：甲螨亞目Oribatida；Mes：中氣門亞目 Mesostigmata；Pros：前氣門亞目Prosfigmata；Pod：原跳蟲科Poduridae；Ony：棘跳蟲科Onychiuridae；Entom：長角跳蟲科 Entomobryidae；Isot：等節跳蟲科Isotomidae；Nee：短角跳蟲科Neelidae；Cor：嚙蟲目Corrodentia；Col：鞘翅目Coleoptera；Hym：膜翅目Hymenoptera；Nem：線蟲Nematoda

4　結論與討論

青枯病在各種農作物上的發生機理和控制措施一直是國內外農業生產上研究的熱點問題。尤其是近年來隨著我國各煙區煙田連作年限的不斷增加,導致該病害的流行和擴散速度在不斷加快。研究指出,對根際土傳植物病害進行成功的生物防治,必須建立在對土壤微生物和土壤動物的組成及相互關系了解的基礎上[15]。土壤動物與農田土壤系統中的生物和非生物因素關系密切,可作為土壤健康的有效指示類群[23]。前期的研究表明,青枯病危害程度與根際土壤螨類和彈尾蟲的發生存在顯著的相關性[17]。本研究結果進一步表明,重慶山地煙田中小型土壤動物主要由線蟲和節肢動物構成,相對多度超過了95%；它們中的優勢類群和常見類群對煙田青枯病病原菌的繁殖和侵染起重要作用；煙田青枯病的發生危害能顯著影響中小型土壤動物群落的組成及結構特征,特別是土壤線蟲、螨類和彈尾蟲及其主要類群對煙田青枯病的發生有重要指示作用。目前,大量的研究表明青枯病病原菌的發生危害與土壤微生物存在密切關系[24-26]；但與土壤動物的關系如何,鮮有報道。此外,煙田不同時期調查結果表明,煙田土壤動物群落組成具有明顯的季節特征,休耕期土壤動物總密度和線蟲密度高于生育期,即3月>6月>9月；螨類和其他土壤動物的密度均以生育期為高,而彈尾蟲則以休耕期為高；這種變化規律主要受溫度和降雨量[27]、土壤營養[28]以及煙田不同季節農事耕作和管理的人為擾動[29]的綜合影響；這些因素顯著影響土壤理化特性、土壤動物的攝食活動及其微生境的變化,最終對土壤動物的發生量起到決定性影響。另外,植物根系作為根際的主要調控者,對根際土壤微生物和土壤動物種群分布及其結構也可造成重要影響[30],從而導致煙田休耕期和生育期土壤動物密度出現差異。

土壤動物群落間的多樣性(β多樣性)指標主要反應群落間環境異質性的大小或群落間物種組成的差異,其與多樣性一起構成了群落或生態系統總體多樣性或一定地段的生物異質性[33]。本研究群落相似性結果表明,青枯病田及對照煙田不同季節土壤動物群落物種組成相似度很高,說明兩類煙田的共有種較多,物種更替速率越低；盡管如此,群落間異質性程度也受到了青枯病危害的較大影響,特別是煙葉成熟期群落相似性明顯低于休耕期和煙株旺長期。另外,除了休耕期,兩類煙田土壤動物群落穩定性均為對照田大于青枯病田,說明對照田土壤動物物種數相對于個體數而言較多,土壤動物種類分布相對均衡,種間制約作用較強。兩類煙田的這種差異也可參照營養級聯反應(Cascading trophic interactions)[34]或上行/下行理論(Bottom-up/top-down theory)[35]來解釋。盡管這兩種理論的實質都是建立在以捕食者為主要調控因子的基礎上,但它們在陸地生態系統中的研究內容都強調以植物為中心的地上部分(Aboveground-)和地下部分(Belowground-)生物群的生態關聯(Ecological linkages)[36-37]。與對照田相比,煙草生育期土壤青枯病病原菌、土壤生物(包括土壤動物)和植物根系的互作易導致青枯病田煙株地上部分生長勢減弱(可看作上行作用),反之,青枯病田煙株地上部分變化(如煙葉衰弱和莖稈腐爛及其帶來的生物類群的減少)也會影響到根系的生長,從而對土壤生物(包括青枯病病原菌和土壤動物)的發生產生重大影響(可看作下行作用),最終造成兩類煙田在中小型土壤動物群落物種組成上出現較大差異。

主成分分析結果進一步指出,不同季節影響青枯病發生的土壤動物主要指標存在明顯差異,可作為植煙區各時期分析青枯病危害作用的參考特征指標,如土壤動物個體數、密度和A/C值,以及中氣門亞目、線蟲、甲螨亞目、棘跳蟲科和等節跳蟲科等土壤動物類群。另外,基于兩類煙田土壤動物群落優勢和常見類群主成分得分的土樣采集點排序結果進一步說明,兩類煙田土壤動物群落組成相似度高,但土壤動物群落間的異質性也明顯受到了青枯病危害的影響。因此,在該病害生物防治的生產實踐中,應充分研究和利用土壤動物對該病原菌危害的這些指示作用。目前這方面工作開展的較少,應不斷加強相關內容的基礎研究。報道指出,根際線蟲直接參與根際土壤生態系統的物質循環和能量流動,對植物的生長尤其是抗病性影響很大[38]。例如用青枯菌單獨接種引起個別葉片輕度萎蔫,用根結線蟲Meloidogyneincognita單獨接種萎蔫葉片更少,而將兩者同時接種時植株嚴重萎蔫死亡,而且病害病狀出現的時間提前[39]。土壤食真菌螨通過取食根際真菌,可刺激某些根系有益細菌的繁殖；而一些食土壤動物螨既能降低一些植食有害動物數量,也會降低一些有益土壤動物(腐食類線蟲、昆蟲和螨)的密度[14]。迄今,有一些彈尾蟲抑制土傳病原菌方面的報道,但僅限于對病原真菌的探索。Dromph和Borgen[40]研究表明,等節跳蟲科中的Folsomiafimetaria和Priostomaminuta能降低接種到土壤中土傳病原菌小麥腥黑粉菌Tilletiatritici冬孢子的比例；且P.minuta種群密度的明顯增加顯著減少了小麥黑粉病的發病率。Wolfarth等[16]室內研究發現,線蟲Aphelenchoidessaprophilus和等節跳蟲科中的白符跳蟲F.candida無論是單獨或結合使用,都很好地抑制了土傳根腐病真菌Fusariumculmorum的生長,并且對其分泌的霉菌毒素起到了降解作用。

總之,食性多樣化的中小型土壤動物與土壤微生物(包括青枯病病原菌)存在著復雜的直接營養關系和非營養關系；煙草青枯病的爆發危害顯然會影響到煙田土壤中小型動物的發生,而土壤中小型動物可對煙草青枯病的發生和危害起到有效的生物指示作用；在農業生產實踐上要開展可持續和有效的煙草青枯病生物防治,應不斷加強該病原菌與土壤中小型動物生態關系的基礎研究。

致謝：西南大學植物保護學院喻延和李石力同學協助田間調查，美國密蘇里大學Qisheng Song教授幫助寫作,特此致謝。