蚯蚓捕食者（步甲）对农田土壤碳库动态的影响

农业土壤碳库不仅是全球碳库的重要组成部分，而且是其中最活跃的部分。大型土壤动物分解者对土壤碳库有重要影响，在土壤食物网中，捕食者可能直接作用于分解者而间接影响土壤碳库动态，即捕食者的营养级联效应。然而，土壤食物网中究竟是否存在营养级联效应？其强度如何？等问题一直以来备受争议。本项目采用去除蚯蚓及其捕食者（步甲）的试验方法，研究农田土壤中蚯蚓捕食者（金黄步行甲）-蚯蚓（亚洲环毛类）-土壤有机碳三级食物链不同营养级之间的关系，重点探讨土壤食物网中捕食者形成的下行营养级联效应及其作用机制和强度。本研究结果将为营养级联效应在碎屑食物网中的存在与否提供理论依据，同时对深入理解农田土壤碳库变化具有重要的现实意义。

营养级联效应是研究食物网及其生态系统功能的重要突破口。本项目围绕“碎屑食物网中捕食者诱导的营养级联效应及其作用机制和强度”这一重要科学问题，在若尔盖高寒草甸开展了较为系统的初步研究。研究以土壤食物网中的步甲-蚯蚓-土壤有机质三级食物链和牛粪分解者食物网中的隐翅虫-粪甲虫-牛粪有机质三级食物链为对象，采用野外和室内微宇宙模拟实验相结合的方法，探讨了捕食者对碎屑有机碳、营养元素、土壤物理性状以及植物地上生物量的影响。研究取得的主要结果包括：（1）步甲能显著地促进土壤有机质的分解和有效养分的释放，并最终提高了植物地上生物量，其机制是步甲的存在迫使蚯蚓向深层土壤转移，从而改善了深层土壤的通气状况；（2）隐翅虫通过将掘洞型粪甲虫驱赶至深层土壤，提高了土壤有机质的分解速率和有效养分的释放速率，并最终促进了植物生长，而且，隐翅虫诱导的这种行为介导的间接相互作用的作用强度取决于土壤水位的高低，即在土壤水位较低时，才会发生较强的营养级联效应。以上研究结果表明，物种行为介导的间接相互作用是碎屑食物网中营养级联效应发生的一种主要机制。本项目研究结果在一定程度上丰富了营养级联效应理论的内涵。