昆明煙區土壤線蟲數量與環境因子的Mantel Test分析

摘要：為進一步明確昆明煙區影響線蟲的環境因素，于2022年采集云南昆明煙區8個縣（市、區）64個鄉鎮的320個植煙土壤樣品，調查與測定樣品采集地的海拔、土壤線蟲數量以及土壤理化性質（pH值及有機質、水解性氮、速效鉀和有效磷含量），并探討土壤線蟲數量與植煙土壤環境因子之間的潛在關系。結果表明，昆明煙區土壤線蟲數量一定程度上受到海拔及土壤理化性質的影響，海拔與有機質、水解性氮和速效鉀呈顯著正相關，pH值與有效磷呈極顯著負相關，相關系數為- 0.850;土壤線蟲數量與土壤有效磷呈正相關，與海拔、pH值、有機質、水解性氮、速效鉀呈負相關，其中與海拔、有機質和水解性氮的相關系數較大，分別為-0.751、-0.651和-0.568。通過Mantel test分析確定海拔、有機質和水解性氮含量是影響昆明煙區土壤線蟲數量的重要因子。本結果可為有效防治土壤線蟲提供科學依據。

關鍵詞：土壤線蟲；海拔；土壤理化特性；Mantel test分析

中圖分類號：S572：S435.72 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024） 10-0153-06

線蟲是一類分布于耕作土壤深處的生物，對農作物生長具有極大破壞力，其病害發生范圍廣，防治難度大。茄科、葫蘆科、十字花科的作物受害較為嚴重。作物種植制度調整、種植面積增加、水旱輪作方式減少等均為土壤線蟲的發生提供了有利環境。在許多農作物產區，土壤線蟲病害制約作物生長發育，造成植株矮小、分支及花序減少、果實籽粒飽滿度不夠等情況，從而降低產質量，已經成為影響農作物產業發展的重要因素。根結線蟲病害是影響煙葉產質量的重要病害之一，在全國各煙區呈現逐年加重的趨勢，患病煙草在團棵期后，地上部分出現煙葉邊緣褪綠變黃再變為紅褐色、黃化萎蔫、生長緩慢等現象，地下部分出現大小不等的根結。

導致土壤線蟲病害發生的原因具有多樣性，如植煙地區地理環境因素，包括氣候、土壤類型、理化性質、營養元素、水分特征等生態因子，同時也受品種特性、生長發育狀況、根際微生物和栽培管理措施等的影響。大量研究表明，在山坡地中，地下部分的病害可通過雨水沖洗、灌溉水沖刷、水土流失等方式傳播擴散，呈現地勢低的田塊煙株患病率明顯高于地勢高的地塊。單一土壤理化因子與線蟲病的發生并無相關性，但對土壤中營養元素含量及生物因素進行交互作用分析發現，土壤理化性質與線蟲病害發生存在相關性。煙草線蟲病害發病情況主要源于植煙區地理環境、土壤理化性質等因子。代飛等在室內開展了煙草根結線蟲防控農藥不同濃度的毒力測定，推薦81.7%噻唑膦原油、90%阿維菌素原粉、25%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽用于田間試驗。李彩斌等采用田間調查及室內形態鑒定法，得出煙草根結線蟲病在高海拔、干旱、土壤疏松、透氣性好的地塊發生較重。陸惠光等采用貝爾曼漏斗法研究煙草根結線蟲的發生動態變化與分布，發現不同地區根結線蟲發生期和減退期不同。目前較多研究圍繞土壤線蟲種類調查和病害防治方面開展，但對土壤線蟲病害發生與土壤環境的相關性研究鮮有報道。

本研究選擇昆明植煙地區，通過面上取樣方法，系統評估土壤線蟲數量并探討其與土壤環境因子之間的相關性，找出影響土壤線蟲數量的重要因子，為煙草線蟲病害防控提供一定的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

通過基層走訪、歷史數據調查等方式確定了昆明市8個植煙縣（市、區）64個鄉鎮作為研究區域（表1）。在各取樣點于2022年3月進行地理信息考察和土壤樣品采集，每個地塊沿對角線按五點取樣法采集5-20 cm土層土樣，剔除凋落物、根系和其他可見的雜物，混合均勻后統計線蟲數量、測定土壤理化指標。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 土壤線蟲數量觀測

采用貝曼漏斗法進行土壤線蟲的分離。選用直徑10- 14 cm的漏斗，剪取10 cm長的橡膠管接在下端并用止水夾夾住，置于漏斗架上；在漏斗中裝入無菌水，用紗布包好土壤放入水中，水量沒過紗布：24 h后打開止水夾，收集燒杯底部5 cm處濾液，制作玻片，顯微鏡下觀察計數。

1.2.2 土壤理化性質測定

土壤化學性質參考《土壤農化分析》進行檢測。采用電位法測定pH值，水、土比為2.5：1；采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定有機質含量：采用堿解擴散法測定水解性氮含量；采用0.5 mol/L NaHC03浸提—鉬銻抗比色法測定有效磷含量；采用1mol/L NH。OAC浸提—火焰光度法測定速效鉀含量。

1.3 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2019和IBM StatisticSPSS 23.0軟件進行數據處理、統計分析與作圖；利用基迪奧平臺（https：//www. omicshare. com）進行Mantel test分析。

2 結果與分析

2.1 昆明煙區土壤中線蟲數量分析

由表2可看出，各縣（市、區）植煙土壤線蟲數量平均值表現為：安寧市＞尋甸縣＞石林縣＞晉寧區＞宜良縣＞富民縣＞祿勸縣＞嵩明縣：其中晉寧區和宜良縣的變異系數較小，分別為0.169 5和0.255 1，安寧市的變異系數較大，為0.599 4，表明晉寧區和宜良縣各鄉鎮之間根結線蟲數差異不明顯，而安寧市各鄉鎮間差異較大：安寧市、石林縣及尋甸縣變幅較大，分別為每千克土壤1 360 -5 380、1 760-4 780、1 310-4 470頭。昆明煙區土壤線蟲數量平均值為每千克土壤2 222頭，變異系數為0.469 6，變幅較大，達660-5 380頭/kg。說明昆明各縣（市、區）鄉鎮間植煙土壤線蟲數量存在明顯差異。

2.2 昆明煙區土壤線蟲分布區域海拔因素分析

由表3可看出，各縣（市、區）海拔平均值表現為：祿勸縣＞嵩明縣＞晉寧區＞尋甸縣＞富民縣＞安寧市＞石林縣＞宜良縣：祿勸縣的變異系數和變幅均最大，分別為為0. 109 1和1 886. 02 -2 866.17 m，宜良縣的變異系數最小，為0.026 3，表明祿勸縣各鄉鎮間海拔差異較大，而宜良縣各鄉鎮海拔差異不明顯。昆明煙區海拔平均值為2 016.98 m，變異系數為0.084 4，但變化幅度較大，達1 706.02-2 866.17 m，說明昆明各縣（市、區）鄉鎮間海拔存在明顯差異。

2.3 昆明煙區植煙土壤理化性質分析

由表4可知，在土壤pH值方面，除安寧市外的其余縣（市、區）pH值平均值均在植煙土壤適宜pH值范圍（5.5-6.5）內；安寧市和嵩明縣變異系數較大，分別為0.132 5和0.162 0，變化幅度均在2.6及以上，表明這兩地各鄉鎮植煙土壤酸堿度差異較大。在土壤有機質方面，安寧市、晉寧區、石林縣和宜良縣有機質平均含量較低，而富民縣、祿勸縣、嵩明縣、尋甸縣的有機質含量平均值與變異系數較大；祿勸縣變幅最大，為16. 52 -60.07 g/kg，表明祿勸縣各鄉鎮植煙土壤有機質含量差異較大。在土壤水解性氮方面，尋甸縣、富民縣、嵩明懸及祿勸縣水解性氮含量平均值和變幅較大，分別為135. 05、130. 42、128. 63、128. 20mg/kg和99.95 - 171.02、96. 60 - 154. 15、85. 64 -190.29、57. 98 - 183. 56"mg/kg，變化幅度最大達125.58 mg/kg；而石林縣水解性氮在8個縣（市、區）中含量最低，但變異系數和變幅均較大，表明石林縣各鄉鎮植煙土壤中水解性氮含量差異較大。在有效磷方面，安寧市有效磷含量平均值明顯高于其他縣區，且變幅也最大，為56. 73 -134.72 mg/kg;嵩明縣有效磷變異系數最高，表明嵩明縣各鄉鎮植煙土壤中有效磷含量差異較大。在速效鉀方面，富民縣平均值最大，石林縣平均值最小，但嵩明縣變異系數最大，達到0.334 8，表明嵩明縣各鄉鎮植煙土壤中速效鉀含量差異較大。整個昆明煙區植煙土壤理化性質存在明顯差異，除土壤pH值外，有機質、水解性氮、有效磷及速效鉀含量變異系數均大于0.24，分別為0.288 1、0.242 8、0.421 8、0.274 2，且變幅較大，分別為12.32- 60. 07 g/kg及51. 47 - 190.29、18. 96 -134.72、158.09 - 564. 69mg/kg。表明昆明各縣（市、區）植煙土壤理化性質在鄉鎮間存在明顯差異。

2.4 昆明煙區各縣（市、區）土壤線蟲數量與環境因子Mantel test分析

由圖1可知，海拔與有機質、水解性氮、速效鉀呈顯著正相關，相關系數分別為0.763、0.770和0.695；pH值與有效磷呈極顯著負相關，相關系數為-0.850;水解性氮與有機質和速效鉀分別呈極顯著和顯著正相關，相關系數分別為0. 956和0.762。

土壤線蟲數量與有效磷呈正相關，但相關系數較小；與海拔和土壤pH值、有機質、水解性氮、速效鉀呈負相關；與海拔、有機質和水解性氮呈顯著負相關，相關系數分別為-0.751、-0.651和-0.568。表明海拔、有機質和水解性氮為影響土壤線蟲數量的重要因子。

3 討論與結論

土壤線蟲數量與環境因子的相關性研究鮮見報道。本研究通過Mantel test分析可知，環境因子間存在相關性，其中海拔與有機質、水解性氮和速效鉀間存在顯著正相關關系，pH值與有效磷呈極顯著負相關。這是因為有機質調控土壤的生物過程，決定其提供養分的能力，氮肥、鉀肥的施用改變土壤養分，使水解性氮和速效鉀含量成為影響有機質變化的關鍵：磷肥易被土壤固定，不易被植物吸收利用，造成土壤中酸性物質增多，導致土壤pH值降低。各指標間相互影響，使土壤環境因子發生變化。

有研究表明，土壤pH值、水解性氮、有機質、速效鉀與土壤中二齡線蟲數、根結線蟲發病等級、根結線蟲侵染量呈顯著負相關，其中有機質被確定為影響煙草根結線蟲發病等級的關鍵土壤因子。土壤交換性鉀含量（質量分數）與南方根結線蟲密度正相關，有效磷和交換性鎂含量與南方根結線蟲密度負相關。表明土壤pH值、有機質、水解性氮和有效磷均與土壤線蟲間存在負相關性關系。但也有研究表明，土壤有機質、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀等指標與土壤線蟲數量呈顯著正相關。

本研究通過Mantel test分析可知，海拔與土壤線蟲數量呈顯著負相關，為影響土壤線蟲數量的重要因子，表明土壤線蟲數量與植煙區地理環境因素間存在相互關系，即隨著海拔的增加，土壤線蟲數量可能會隨之減少。但有關海拔影響土壤線蟲數量的研究鮮有報道，因此需要進一步分析確認。土壤線蟲數量與土壤pH值、有機質、水解性氮、速效鉀4個指標呈負相關，表明土壤偏堿性會使土壤線蟲數量減少，這是因為土壤pH值高，則土壤中的亞硝酸鹽積累量也偏多，在堿性環境下亞硝酸離子化形成NO2-，使細胞膜破損從而殺死土壤線蟲，所以線蟲數量會少于酸性土壤中的：土壤中有機質、水解性氮和速效鉀含量增多會使土壤線蟲數量減少，這是因為氮、鉀作為重要的營養元素提高土壤養分，土壤中鉀、氮含量增多能有效提高多種作物對線蟲的抗性，又由Mantel test分析可知，土壤中水解性氮和速效鉀含量偏高也會使土壤有機質含量偏高，從而改變土壤養分，進而提高其對線蟲的抗性。土壤線蟲數量與有效磷含量呈正相關，這是因為土壤中的酸性磷酸酶將土壤中的有機磷轉化為無機磷供植物體吸收，使酶活性降低，也促使土壤有效磷含量降低，營造不利于線蟲生存的土壤環境。經分析得出，有機質和水解性氮含量與土壤線蟲數量相關性最強，為影響土壤線蟲數量的重要因子。土壤線蟲數量與土壤理化性質問有相關性，主要是由于土壤酸堿度以及有機質、速效氮、磷、鉀含量的改變通過直接或間接作用改變土壤環境，從而影響地上植被生長發育和土壤微生物活動，進而改變土壤線蟲群落，使根結線蟲數量發生變化。

本研究對土壤線蟲數量與環境因子進行了相關性分析，發現海拔、有機質、水解性氮和速效鉀間存在顯著正相關關系，pH值與有效磷呈極顯著負相關；土壤線蟲數量與有效磷呈正相關，與海拔、pH值、有機質、水解性氮和速效鉀呈負相關，且與海拔、有機質和水解性氮的相關性顯著高于其他指標。綜上所述，海拔、有機質和水解性氮含量是影響昆明煙區土壤線蟲數量的重要環境子因子。

基金項目：國家自然科學基金項目（32160302）；云南省煙草公司昆明市公司科技計劃項目（昆煙科[2022）12號KMYC202207）