稻草及其衍生物的回归会影响土壤线虫的反应

《Acta Agriculturae Scandinavica, Section B — Soil & Plant Science》：Straw and its derivatives returning affect the response of soil nematodes

秸秆覆盖、炭化及堆肥处理对东北玉米田土壤线虫群落及植物线虫病的影响。研究显示，秸秆炭化处理显著提升土壤有机质、微生物生物量及有益线虫（食细菌/真菌线虫）比例，同时降低植物寄生线虫密度和病害发生率，其效果优于覆盖和堆肥处理。不同秸秆类型（小麦/大豆）及耕作阶段对线虫群落结构、多样性和生态指数（如成熟指数、优势指数）具有显著调控作用，且炭化处理能改善土壤理化性质，增强生态系统稳定性。

　　本研究探讨了在长期单一作物种植（玉米）条件下，不同秸秆处理方式对土壤线虫群落结构及植物线虫病的影响，旨在通过农业废弃物的循环利用来缓解由连作导致的植物线虫病问题。研究地点位于中国东北的辽宁实验站，采用无耕作方式，研究对象包括两种秸秆类型（小麦和大豆）以及三种秸秆处理方式（覆盖、炭化和堆肥）。通过对土壤化学性质和生物学指标的分析，以及对线虫群落组成的调查，研究发现不同处理方式对土壤质量和线虫群落结构产生了显著影响，从而为农业可持续发展提供了科学依据。

植物线虫病是一种典型的土壤传播性病害，主要由植物寄生线虫引起，例如长针线虫（*Tylenchorhynchus* spp.）、根结线虫（*Meloidogyne* spp.）、异皮线虫（*Heterodera* spp.）和滑刃线虫（*Pratylenchus* spp.）。这些线虫具有广泛的寄主范围，因此防治难度较大。全球范围内，植物线虫病造成的经济损失高达1520亿美元（Dababat等，2024）。研究显示，秸秆作为一种可再生资源，富含有机质和可利用养分，能够有效改善土壤肥力和结构。例如，有研究表明，秸秆还田可提供超过70%的土壤可利用氮、磷和钾（Li等，2021）。此外，秸秆覆盖和堆肥技术在发达国家自20世纪60年代起已被广泛应用，而在中国，秸秆还田则始于20世纪80年代末，主要集中在秸秆翻压还田方式上。

研究结果表明，秸秆堆肥处理显著提高了土壤总有机碳、可利用氮和pH值，而秸秆炭化处理则显著增加了土壤水分和微生物生物量碳。与秸秆覆盖相比，秸秆堆肥和炭化处理促进了土壤中食菌线虫和食菌线虫（c-p值较高）的丰富度，同时减少了植物寄生线虫的种群数量。此外，秸秆炭化处理在所有处理中表现出最低的植物线虫病发生率，同时具有最高的物种多样性和成熟指数。这些发现表明，秸秆及其衍生品的还田不仅有助于提高土壤质量，还能有效控制植物线虫病的发生，从而构建一个可持续的土壤生态系统。

研究还指出，秸秆还田对土壤化学和生物学性质具有显著影响。例如，总氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮在堆肥处理下显著提高（*P* < 0.01），而可利用氮和微生物生物量碳则在不同生长阶段表现出显著变化（*P* < 0.01）。同时，秸秆炭化处理和堆肥处理在总有机碳和微生物生物量碳方面表现出显著的处理与生长阶段交互作用（*P* < 0.01）。在所有处理中，大豆秸秆还田对土壤总有机碳、可利用氮和微生物生物量碳的提升效果优于小麦秸秆还田。pH值在不同处理间没有显著差异，但总体上均高于对照组（CK）。土壤水分在秸秆炭化处理下显著增加，而pH值在生长过程中呈现波动趋势，其中苗期pH值最高，其他阶段则呈“∩”型波动，即在拔节期和成熟期达到峰值，而苗期最低。

在土壤线虫群落结构方面，研究发现，不同处理方式对线虫的丰富度和功能群分布产生了显著影响。总线虫数量在大豆秸秆还田处理下显著高于小麦秸秆还田处理（*P* < 0.05），并且两种秸秆类型均表现出季节性波动，数量在拔节期达到最高，而在苗期最低。在秸秆覆盖处理下，食菌线虫和食菌线虫（c-p值较低）占据主导地位，而在秸秆堆肥和炭化处理下，食菌线虫和食菌线虫（c-p值较高）以及杂食性线虫（c-p值4–5）的丰富度显著增加。此外，植物寄生线虫在对照组中占据主导地位，而在秸秆炭化处理下其发生率最低，表明该处理方式对植物寄生线虫具有显著的抑制作用。

研究还分析了土壤线虫群落的生态指标，如香农-韦弗多样性指数（H’）、物种丰富度（SR）、成熟指数（MI）、植物寄生指数（PPI）、基础指数（BI）、通道指数（CI）和富集指数（EI）。结果显示，秸秆炭化和堆肥处理显著提高了H’、MI和SI，但降低了BI、CI和PPI，这表明这些处理方式促进了土壤中自由生活的线虫群落，抑制了植物寄生线虫的生长。同时，所有处理方式在不同生长阶段表现出不同的生态指标变化，其中MI、PPI和EI在拔节期达到峰值，而在苗期最低。这些结果与已有研究一致，表明土壤肥力和养分循环对线虫群落结构具有重要影响。

在讨论部分，研究进一步探讨了秸秆还田对植物线虫病控制的机制。秸秆及其衍生品的还田能够改善土壤结构、水分和养分条件，从而为自由生活的线虫提供适宜的生存环境。此外，堆肥处理因其适当的碳氮比（21.8:1）能够被土壤微生物和线虫高效分解，从而减少植物寄生线虫的资源竞争。秸秆覆盖处理则通过增加土壤水分和温度，促进食菌线虫的繁殖，从而降低植物寄生线虫的种群数量。这些发现为农业实践中秸秆的合理利用提供了理论支持。

研究还分析了不同秸秆类型对线虫群落的影响。大豆秸秆还田显著提高了食菌线虫和食菌线虫（c-p值较高）的丰富度，而小麦秸秆还田则主要促进了食菌线虫和食菌线虫（c-p值较低）的生长。这一结果与已有研究一致，表明大豆秸秆因富含单糖和氨基酸，且含有较少的木质素、纤维素和半纤维素，更容易被微生物分解，从而为线虫提供充足的食物来源。此外，大豆秸秆炭化处理因含有丰富的黄酮类和多酚类物质，能够显著抑制植物寄生线虫的活动，进一步验证了其在防治线虫病方面的潜力。

在生长阶段对线虫群落的影响方面，研究发现，无论哪种秸秆处理方式，食菌线虫和食菌线虫的丰富度均呈现“∩”型季节波动，即在拔节期达到峰值，而在苗期最低。这一趋势与已有研究一致，表明有机质的分解过程在拔节期达到高峰，而苗期由于土壤环境的不稳定性，线虫数量较低。此外，研究还指出，微生物活动在拔节期达到最高水平，这与线虫种群数量的增加相吻合。因此，秸秆还田不仅能够促进微生物的繁殖，还能通过提供充足的有机质和养分，使食菌线虫占据植物寄生线虫的生态位，从而有效控制线虫病的发生。

研究最后总结指出，秸秆及其衍生品的还田对植物寄生线虫具有显著的抑制作用，其中秸秆炭化处理效果最佳。同时，秸秆堆肥和炭化处理显著提高了食菌线虫和食菌线虫（c-p值较高）的丰富度，而食菌线虫（c-p值较低）和肉食性线虫在秸秆覆盖处理和对照组中占据主导地位。此外，秸秆还田处理下的土壤化学和生物学性质显著优于对照组，其中秸秆堆肥处理表现出最高的土壤肥力和有机质含量。这些结果表明，通过合理利用秸秆及其衍生品，不仅可以改善土壤质量，还能有效控制植物线虫病，为农业可持续发展提供可行的解决方案。