综述:耕作系统中土壤线虫作为土壤健康生物指示剂的系统评价

【字体: 时间:2025年09月08日 来源:Archives of Agronomy and Soil Science 1.8

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  这篇综述系统评价了传统农业(CTA)与保护性农业(CA)对土壤线虫群落的影响,指出CTA通过单作和耕作增加植物寄生线虫(PPN)如Meloidogyne、Pratylenchus的丰度,而CA通过轮作和覆盖作物促进自由生活线虫(FLN)如Cephalobus的多样性。研究强调线虫作为土壤健康指标(如有机碳、pH值调控)对实现SDG 15(陆地生物)目标的关键作用,为可持续农业实践提供理论依据。

  

ABSTRACT

农业集约化为满足人口增长需求,却威胁SDG 15(陆地生物)目标。作为土壤后生动物优势类群,线虫被广泛用于评估土壤健康。本综述通过PRISMA方法分析36篇文献,揭示CTA导致植物寄生线虫(PPN)如Meloidogyne、Rotylenchulus丰度上升,年均造成全球作物损失约2160亿美元;而保护性农业(CA)通过免耕和轮作使自由生活线虫(FLN)如Cephalobus数量增加2-3倍,促进有机质分解和氮矿化。土壤理化性质(如砂质纹理提升PPN迁移性,大团聚体增加FLN栖息稳定性)显著调控线虫分布。

Introduction

土壤承载着万亿微生物,其健康状态直接影响生态系统服务。研究表明,单作导致PPN突破抗性基因,如连续种植花生20年使Meloidogyne arenaria占比达76.1%;而CA系统通过燕麦-黑麦混种覆盖,使食细菌线虫释放30%土壤氮素。线虫功能群中,捕食者调控微生物线虫的级联效应,而PPN通过破坏根系结构加剧土壤板结。

Review methodology

基于Scopus等数据库的1809篇文献筛选,最终纳入中国(9篇)、美国(5篇)等36项研究。采用Crowe Critical工具评估偏倚风险,仅纳入形态学鉴定至属级或分子分析(如18S rRNA)的研究。排除标准包括单一营养群分析或缺乏土壤健康多指标关联的研究。

Results

地理分布

中国因农业科研投入领先,占比25%(9/36)。美国玉米-大豆轮作中,杀线虫剂使Pratylenchus降低40%,但连作大豆导致Heterodera glycines抗性突破。南非番茄田5年免耕使Panagrolaimus增加200%。

土壤特性影响

砂土中Pratylenchus密度与孔隙度呈正相关(R2=0.68),而有机肥施用使Cephalobus persegnis在pH 7.2时丰度最高。印度尼西亚红葱田的绿肥使Mononchus数量提升3倍。

Discussion

线虫功能

食真菌线虫Aphelenchus通过降解病原菌丝促进碳周转,而PPN Hirschmanniella在淹水条件下耐受低氧,导致水稻减产15%。CA系统通过玉米残体覆盖,使Helicotylenchus减少50%同时Acrobeles增加。

管理实践

摩洛哥小麦田调查显示,耕作区P. penetrans密度达1000条/100g土,而轮作豆科后FLN占比升至65%。长期有机肥处理使大团聚体(>2mm)中食细菌线虫增加80%。

局限与展望

当前研究存在方法论异质性(如RCBD与生态调查混用),且中非地区数据空白。建议建立线虫指数定量阈值,如FLN/PPN比值>2作为健康土壤临界值。未来需结合宏基因组学解析线虫-微生物互作网络。

Conclusion

本文证实CA系统通过生物调控实现PPN抑制(如Rhabditis捕食效率达70%),为制定基于土壤食物网的精准农业政策提供依据。建议将FLN多样性纳入全球土壤健康评估体系。

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