植物凋落物多样性对土壤动物多样性及其分解作用的影响

Litter decomposition is one of the most important pathways in energy transformation and material cycles of the terrestrial ecosystem. Plant litter diversity and soil faunal diversity play an important role in maintaining the balance of carbon and nitrogen cycling of the terrestrial ecosystem. Biodiversity research is always the hotspot problem. The soil biological species diversity and richness is a frontier of biogeography. An experiment of litter decomposition is conduct using new method of litterboxs with two mesh sizes (4 mm and 0.01 mm), for single and mixed plant litter species. The objective of this study is to examine the soil faunal diversity and faunal effects on litter mass loss and nutrient release influence by plant litter diversity in Pinus koraiensis-broadleaf mixed forest, miscellaneous wood forest and Quercus mongolica forest of Longwan National Nature Reserve, Jilin Province. Our wants illustrate that how does litter diversity affect soil faunal diversity and soil faunal effects litter mass loss and nutrient release as litter mass loss increases? This study can provide a new method (litterboxs) to research relationship between decomposing litter and soil fauna. The result can provide a basis for mechanism research of interaction between decomposing litter and soil fauna.

凋落物分解是陆地生态系统能量转化和物质循环的主要途径。凋落物多样性和土壤动物多样性在维持陆地生态系统碳氮循环等方面具有重要作用。对于生物多样性的研究一直是热点问题，目前土壤生物物种多样性和丰富度研究是生物地理学前沿领域。本研究选择吉林省龙湾国家级自然保护区低山地带的红松（Pinus koraiensis）阔叶混交林、丘陵地带的杂木林和蒙古栎（Quercus mongolica）林3个典型生境。采用4 mm和0.01 mm网孔立体空间结构的“网盒”，客观的控制土壤动物参与凋落物分解过程。研究凋落物分解过程中，单一物种凋落物和混合物种凋落物对土壤动物多样性的影响，土壤动物多样性对环境因子的响应，并且进一步探讨凋落物多样性如何影响土壤动物分解速率和养分释放作用。本项目可为研究凋落物分解与土壤动物关系提供新的研究方法凋落物“网盒法”，为阐明凋落物分解与土壤动物相互作用，相互反馈的机制提供理论依据。

凋落物分解是陆地生态系统能量转化和物质循环的主要途径。土壤动物是调控凋落物分解的一个重要生物因素，通过对凋落物取食和消化等直接作用，以及通过刺激土壤微生物活性等间接作用影响凋落物分解速率及养分释放动态。然而凋落物多样性如何影响土壤动物多样性及其分解作用尚不清楚。本课题选择吉林龙湾国家自然保护区杂木林、蒙古栎林、红松人工林和落叶松人工林4个典型生境的主要凋落物作为研究对象，探讨了单一物种和混合物种凋落物对土壤动物多样性的影响；土壤动物多样性对阔叶和针叶凋落物分解速率和养分释放主场效应的影响。研究结果表明：（1）单一和混合凋落物土壤动物个体密度多少，取决于凋落物性质。低C/N或S含量高的凋落物有利于吸引更多土壤动物。土壤动物对低C/N凋落物分解速率和C的释放作用明显。土壤动物对低质量和高质量凋落物N和S的释放具有显著作用，并且具有积累和释放交替作用；（2）主成分分析表明不同林型对土壤动物优势类群和常见类群影响较大。典范对应分析表明土壤相对湿度和土壤腐殖质是影响不同林型土壤动物群落多样性的主要土壤因子。不同林型对土壤动物多样性的影响要考虑土壤和植被等因素的综合作用；（3）假色槭凋落物在分解7个月时有土壤动物特化作用。在12个月的分解时间里，土壤动物对凋落物分解速率主场效应有微弱的影响。土壤动物驱动高质量和低质量凋落物N释放积极主场效应。土壤动物对低质量凋落物S释放具有积极和消极主场效应；（4）在分解7和9个月时，红松和落叶松凋落物中小型土壤动物有特化作用。中小型土壤动物加速了凋落物分解，对凋落物分解速率有显著积极效应。伴随着分解速率显著的积极效应，中小型土壤动物对C和S释放也呈现显著的积极效应。中小型土壤动物对N和S元素养分释放显著的负效应发生在分解速率弱的主场效应时期。本项目为阐明凋落物分解与土壤动物相互作用的机制提供了理论依据，并深入认识了地上与地下生态系统之间的联系。