土壤线虫对土壤生态系统至关重要^[1]。土壤线虫数量庞大、种类繁多，在土壤食物网中占据着主要营养级别，对有机物的分解和营养物质的矿化具有重要调控作用^[2-3]。土壤线虫通过取食土壤中的细菌和真菌直接影响微生物群落的生物量和活性，进而影响高等植物的生长速度和适应性^[4]。诸多研究通过分析土壤线虫群落，为入侵植物防控、生物多样性保护提供了数据支撑^[5]；同时，探明土壤生态系统的演变规律，也有利于土壤管理策略的完善^[6-7]。此外，土壤线虫对污染物反应灵敏，可作为土壤污染监测的重要指示生物，也能在土壤生态系统修复过程中起到重要作用^[8]。因此，土壤线虫作为地下食物网的核心枢纽，是连接地下生态过程与地上生物互作的关键节点。

动植物间相互作用以及协同进化，不断影响着生物群落组成结构及其动态趋势^[9]。已有研究表明，地上植食性生物可通过“自上而下”的取食效应改变植物的生理状态，从而影响地下群落。如Boulton等^[10]发现植物地上部分被昆虫取食后产生的次生代谢物可传导至地下部分，从而影响土壤生物群落丰富度；刘满强等^[11]发现地上植食性生物褐飞虱(Nilaparvata lugens)会强烈影响土壤线虫的数量、群落组成和营养结构，对稻田土壤生态系统结构和功能产生深远影响。地下植食性生物则直接侵害植物根系，通过改变根系分泌物和资源分配来反馈影响土壤自由生活线虫群落。如Erb等^[12]发现，草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)取食植物根部会刺激植物诱导型防御发挥作用，显著抑制西部玉米根虫(Diabrotica virgifera)生长。植物同时或先后遭受多种植食性生物的侵害较为常见，地上—地下植食者间的互作会产生更加复杂的效应。如李姣等^[13]以番茄(Solanum lycopersicum)为介导，发现地下南方根结线虫(Meloidogyne incongnita)和地上烟粉虱(Bemisia tabaci)表现为拮抗关系，南方根结线虫侵染番茄后会快速增加番茄叶片抗性，从而有效降低烟粉虱的发生。其中，植食者的攻击次序，作为影响互作结果的一个关键因素，却常常被忽略。先行取食的植食者可能改变植物的生理和防御状态，从而改变植物的资源分配策略及对后续植食者的敏感性。Mbaluto等^[14]发现两种植食性生物引发了不同的局部和系统性防御反应，南方根结线虫在植物防御反应中占据了主导地位，不仅决定了植物根部本身的防御反应完全不受地上大戟长管蚜(Macrosiphum euphorbiae)取食的影响，还能通过植物系统性地自下而上干扰叶片对大戟长管蚜的化学防御反应，二者存在不对称的相互作用。当前地上—地下生物互作研究成果丰硕，主要集中在植物对植食性昆虫的防御措施^[15]、植物根际环境与土壤线虫的相互关系^[16]等方面，其中植物入侵对土壤线虫群落的影响^[17]及不同昆虫取食对土壤线虫丰度的调控作用^[18]也已有相关报道。然而，地上—地下植食性生物互作及不同次序取食对土壤线虫群落的影响研究却较少。

乌桕(Triadica sebifera)是一种在我国分布广泛的园林观赏树种，兼具经济、观赏和生态环境价值，其健康状况对园林生态系统的稳定至关重要^[19]。癞皮夜蛾(Gadirtha fusca)作为乌桕上常见的食叶害虫，能严重为害乌桕叶片，甚至可将整株叶片全部取食，威胁乌桕的生长^[20]，而南方根结线虫则对乌桕植物根部形成严重侵害^[21]。本研究选取乌桕的地上食叶昆虫癞皮夜蛾和地下寄生线虫南方根结线虫为研究对象，探讨不同次序取食对土壤线虫群落的影响，旨在揭示地上—地下生物互作对土壤线虫群落及土壤生态系统的深远影响，为以乌桕为代表的园林植物的健康生长提供依据。

1 材料与方法 1.1 乌桕幼苗培育

乌桕种子采集于广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所。将种子置于10 g/L的洗衣粉浸泡液中浸泡2 d，以去除外部蜡质层。在保鲜盒底部铺上一层含水量为50%的湿沙，将浸泡过的种子放入其中，再覆盖一层湿沙，置于4 ℃冰箱中60 d，以打破种子的休眠状态。随后，将种子埋进土壤(由质量分数各50%的壤土和草炭土混合而成，实验前统一进行灭菌)中育苗，期间需早晚各检查一次土壤含水量并及时进行补水。45 d后，选取生长状况一致的乌桕幼苗移植入花盆(盆高16 cm，直径25 cm)中，每盆仅移植一株幼苗。每日定期浇水以保持土壤湿润，并用100目的尼龙网罩(高100 cm，直径27 cm)罩住整棵幼苗，防止其他昆虫取食。

1.2 癞皮夜蛾、南方根结线虫选取

本研究所用癞皮夜蛾幼虫，初始种群采自野外自然环境，在受控实验室条件下连续多代人工继代饲养，以建立稳定且遗传背景一致的实验种群，选取其中生长发育状态良好、活力旺盛的二龄幼虫作为实验材料。通过在温室内栽培易感番茄品种，并人工接种南方根结线虫进行活体扩繁。待番茄根系形成典型根结后，采集病根，采用贝曼漏斗法分离、收集南方根结线虫卵块及二龄幼虫，经显微镜检确认其形态特征与活性后，置于适宜条件下保存备用^[22]。

1.3 不同次序取食处理及样品采集

本研究设立4种生物互作处理(图 1)。处理前，先使用无菌打孔器(Φ=5 mm)在乌桕幼苗根颈下3 cm范围内均匀制备5个接种孔(深3 mm)。地上—地下次序取食处理(ABseq)：实验初期接种健康二龄癞皮夜蛾幼虫(15头/株)进行7 d地上部取食，每隔21 d再次取食，每次取食结束后移除虫体，重复取食3次后，接种南方根结线虫持续侵染42 d；地上—地下同步取食处理(ABsim)：实验初始接种南方根结线虫，42 d后接种健康二龄癞皮夜蛾幼虫进行7 d地上部取食，每隔21 d再次取食，每次取食结束后移除虫体，重复取食3次；单南方根结线虫取食处理(BG)：实验初始接种南方根结线虫，持续侵染105 d；无取食处理(CK)：对照组，全程无生物胁迫。

研究期间控制实验温度为25—28 ℃，土壤含水量为50%—75%，早晚各检查一次土壤含水量并及时补水。采用完全随机区组设计，各处理设15个生物学重复(n=15)，总计60个处理单元(陶质盆栽，Φ×H，30 cm×45 cm)。其中，南方根结线虫接种方法参照刘维志^[23]的研究。试验组每孔注入2 mL 1 000 ind./mL的南方根结线虫二龄幼虫悬浮液，对照组注入等体积无菌水。随后以灭菌基质覆盖孔口，第105 d移除表层杂质后，用灭菌取样铲采集根际0—20 cm层新鲜土壤200 g。样品经20目不锈钢筛(孔径850 μm)去除根系残留及碎屑，立即转入预冷无菌袋，置于低温运输箱(4 ℃)30 min内转运至实验室。

1.4 土壤线虫分离与鉴定

采用改良的Baermann浅盘法^[24]对土壤样品中的线虫群落进行分离。将直径20 cm的筛盘置于配套浅盘上，筛盘依次放上两层纱布和一层线虫滤纸，称取50 g新鲜土壤样品均匀铺在线虫滤纸上，再往浅盘中加水直至淹没土壤样品，25 ℃的条件下分离48 h。随后收集浅盘中的水，用2个堆叠的500目(30 μm孔径)钢筛进行过滤以分离土壤线虫。然后收集筛面上的线虫，置于60 ℃下热杀死。将收集的土壤线虫存于40 g/L福尔马林溶液中，用显微镜对土壤线虫计数。参考Qi^[25]的研究，依据Bongers线虫生活史策略划分线虫类群，结合定殖-持久值(c-p值)将线虫分成由r-对策向k-对策过渡的5个类群：c-p1、c-p2、c-p3、c-p4、c-p5。参照《中国土壤动物检索图鉴》^[26]并依照线虫的形态学特征及其习性进行线虫鉴定与分类。

1.5 土壤线虫多度与物种丰富度

统计土壤线虫多度(N)和物种丰富度(S)。S以土壤线虫的属数计^[27]。

1.6 土壤线虫群落多样性指数

Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Simpson优势度指数(λ)可衡量土壤线虫群落在分类上的多样性^[27]。

$H^{\prime}=-\sum P_i \times \ln P_i, $

(1)

$\lambda=\sum P_i^2, $

(2)

其中, P_i为第i个分类单元中的个体数占土壤线虫总数的比例。

Margalef丰富度指数(Ma)、S均可衡量土壤线虫群落的复杂程度。

$M a=(S-1) / \ln N { 。}$

(3)

Pielou均匀度指数(J)可衡量土壤线虫群落个体的分配情况。

$J=H^{\prime} / \ln S 。$

(4)

1.7 土壤线虫群落成熟度

根据线虫不同生活史策略的c-p值进行加权，得到平均成熟度指数(MI)^[28]：

$M I=\sum v_i P_i, $

(5)

其中, v_i为第i种线虫的c-p值。MI越小说明土壤线虫群落处于演替前期且土壤生态系统不稳定^[29]。

1.8 土壤线虫群落生态功能指数

瓦斯乐斯卡指数(WI)^[30]反映了土壤线虫功能群的食性。

$W I=(F F+B F) / P P, $

(6)

其中，FF、BF和PP分别为食真菌线虫、食细菌线虫和植物寄生线虫的相对多度。

线虫通路指数(NCR)^[31]用于指示土壤中有机质分解途径。

$N C R=B F /(F F+B F) { 。}$

(7)

食真菌线虫与食细菌线虫比例(F/B)用于描述土壤有机质的分解主要承担者。

$F / B=F F / B F \text { 。}$

(8)

线虫功能群多样性指数(TD)代表线虫群落功能的多样性。TD值越大说明线虫群落的功能越丰富^[17]。

$T D=1 / \sum P_i^2 。$

(9)

1.9 数据处理

采用单因素方差分析比较不同次序取食对土壤线虫群落类型组成、N、S、种群多样性、生态功能指数的影响，计算检验统计量(F)，显著性水平设置为P < 0.05。采用SPSS 27软件进行统计分析，并结合Origin 2021软件作图。

2 结果与分析 2.1 不同次序取食对土壤线虫类群结构的影响

本研究在乌桕根际土壤共分离鉴定出土壤线虫30属，根据其食物习性可分为4个营养类群(表 1)：食细菌线虫(Bacterivores)、植物寄生线虫(Plant-parasites)、食真菌线虫(Fungivores)、捕食/杂食线虫(Omnivorous-predators)。真滑刃属(Aphelenchus，P=0.020)线虫数量在不同处理间存在显著差异；头叶属(Cephalobus，P=0.001)、无咽属(Alaimus，P＜0.001)、剑属(Xiphinema，P=0.002)、丝尾垫刃属(Filenchus，P＜0.001)、锉齿属(Mylonchulus，P=0.002)、等齿属(Miconchus，P＜0.001)线虫数量在不同处理间存在极显著差异。ABseq的N显著高于CK，增幅达100.83%；而ABsim、BG与CK之间均无显著差异[图 2(a)]。ABseq的S显著高于ABsim、BG，但均与CK无显著差异[图 2(b)]。

不同处理组的c-p类群相对多度也存在差异(图 3)：ABseq以c-p4为主(56.8%)，其次为c-p2(39.5%)；ABsim以c-p2占主导(58.1%)，c-p4次之(37.6%)；BG中c-p2占主导(63.7%)；CK同样以c-p2为主(64.7%)。

2.2 不同次序取食对土壤线虫群落多样性的影响

癞皮夜蛾、南方根结线虫的取食顺序显著影响土壤线虫群落的λ、Ma等指标(图 4)。ABseq的H′、Ma和J均高于CK[图 4：(a)、(c)、(d)]，而λ低于CK[图 4(b)]；ABsim和BG的H′、Ma和J低于CK[图 4：(a)、(c)、(d)]，而λ高于CK[图 4(b)]。ABseq的H′高于BG，而其Ma显著高于BG [图 4：(a)、(c)]，λ显著低于BG[图 4(b)]，而ABsim的H′、Ma、λ、J均高于BG(图 4)。

2.3 不同次序取食对土壤线虫群落成熟度的影响

ABseq的MI(2.831±0.028)显著高于ABsim(2.488±0.109)、BG(2.426±0.051)、CK(2.330±0.017)，且ABsim、BG、CK之间无显著性差异(图 5)。

2.4 不同次序取食对土壤线虫群落生态功能的影响

癞皮夜蛾与南方根结线虫的取食顺序显著影响土壤线虫群落的F/B、NCR、TD，而未显著影响WI(图 6)。ABseq的F/B低于CK，NCR高于CK，TD显著高于CK。ABsim、BG的F/B显著低于CK，NCR显著高于CK；ABsim的WI、TD均低于BG；而ABseq的WI高于BG，TD显著高于BG。4种处理的WI均小于1，其中ABsim最小，说明土壤线虫的生态功能处于不健康状态。

3 讨论 3.1 不同次序取食对土壤线虫群落组成的影响

土壤线虫c-p类群对土壤有机质、养分等食物资源的变化十分敏感，是评价保护性耕作对土壤质量影响的生物学指示性生物^[32]。不同次序取食对土壤线虫群落类群组成的影响显著。本研究中ABsim、BG的土壤线虫均以c-p2类群占优势，表明土壤线虫生活史依旧以r-对策为主^[33]。CK的MI最低，表明其土壤环境最不稳定，土壤线虫群落的生存压力最大；而ABseq的土壤线虫以c-p4类群为主，N、MI显著高于其他组，说明其土壤线虫群落较稳定。这表明土壤线虫与南方根结线虫的互作可能改善了乌桕根际土壤环境，降低了土壤线虫群落的生存压力，使得更多的c-p4类群得以存活。关于乌桕地上、地下资源分布情况，Huang等^[34]的研究结果表明，当乌桕处于地下植食性天敌更少的环境，会将资源更多分配到地上部分；Li等^[35]的研究表明当乌桕受到地上专食性昆虫与地下植食性昆虫共同取食侵染时，乌桕则将更多的资源分配到根部。较南方根结线虫单独侵染，在癞皮夜蛾和南方根结线虫侵染的共同作用下，本研究中ABseq有更高的N、S和H′，这可能是乌桕调整了自身的资源分配策略，将较多有机质和养分资源往根部运输，由此明显改善土壤环境，调整了根际土壤线虫群落结构。

3.2 不同次序取食对土壤线虫群落优势格局的影响

本研究发现南方根结线虫对乌桕根际的侵染改变了土壤线虫群落优势格局。南方根结线虫单独侵染乌桕时，土壤线虫群落具有较高的λ和较低的H′，表明其根际土壤中的土壤线虫优势种群较为单一^[36]。然而，ABseq的N、MI、TD均显著升高，推断在癞皮夜蛾先行取食的情况下，可能诱导了乌桕防御系统的响应，使得乌桕对后续南方根结线虫有了一定的抵抗作用。已有研究表明^[37-38]，癞皮夜蛾先行取食使乌桕资源使用策略调整，促进了根系分泌物的产生，根部微生物活化和矿化过程加强，从而增加了乌桕根际土壤线虫群落多样性。因此，癞皮夜蛾先行取食处理可能会增加土壤线虫群落多样性。此外，与CK相比，ABseq的λ降低但H′升高，而与ABsim相比，ABseq的λ显著降低但TD显著升高，这表明乌桕根际土壤线虫群落中劣势种群的数量得到增加，优势种群的生长优势被削减，进一步说明劣势土壤线虫物种对于乌桕的资源分配策略更为敏感，次序取食改变了乌桕根际土壤线虫群落优势度格局。

3.3 不同次序取食对土壤线虫生态功能指数的影响

结合取食习性，根据土壤线虫功能指数将线虫划分为不同的功能类群，可深刻揭示土壤生态过程的强度、稳定性和恢复力^[29]。本研究发现ABseq的TD显著高于其他3组，说明乌桕根部资源分配得到改善，表明癞皮夜蛾的先行取食促使土壤线虫群落更好发挥其生态功能。BG的NCR为1，表明乌桕在南方根结线虫单独取食情况下，根际间食真菌线虫生长状况受到抑制，土壤间有机质的分解完全由细菌来承担^[30]。根据曹毅^[39]的研究结果可知，南方根结线虫侵染烟草后会伴生多种细菌，这些细菌的共同作用为南方根结线虫提供了良好的生长环境。由此推测，南方根结线虫对乌桕的取食抑制了乌桕根际土壤线虫群落生态功能的发挥，可能加剧南方根结线虫对乌桕生长的不利影响。而ABseq的F/B、NCR、TD均与BG产生了差异，进一步说明癞皮夜蛾先行取食可能会抑制南方根结线虫伴生菌群的生长状况和优势程度，促进乌桕根际区域微生物生态功能的发挥，但具体的作用机制仍有待研究。

4 结论

本研究通过设立4种不同生物互作处理，探究了地上—地下植食性生物次序取食对植物根际土壤线虫群落的影响。研究发现，癞皮夜蛾、南方根结线虫的次序取食能显著影响乌桕根际土壤线虫的类群结构及优势类群，显著提高乌桕根际土壤线虫群落的多样性。然而，植食性生物次序取食影响土壤线虫群落结构的具体作用机制尚不清楚，其他专食性和广食性昆虫次序取食对土壤线虫群落的影响也值得进一步探究。