高寒草甸土壤跳虫群落对不同放牧强度的响应

Alpine meadow, also referred to as "Tibetan high-cold meadow", is the most important livestock husbandry base in the Qinghai-Tibetan Plateau. Generally, overgrazing results in grassland degradation in recent years, with good grasses declining and trampling by livestock. However, how the effect of grazing on collembolan community still remains unclear. Therefore, we will select Nam Co research station as our grazing and overgrazing research sites, to investigate the seasonality of collembolan community to different grazing intensity through a series of experiments, including various methods of soil animal and vegetation ecology, biogeochemistry and molecular ecology. Furthermore, we would demonstrate the succession regulation of collembolan and vegetation community and physical-chemical properties of soil in different seasons. Consequently, we could prove the potential functional genes, sensitive to different grazing intensity, combing with molecular analysis of soil collembolan. Consequently, we could study the effect of grazing to collembolan community in alpine meadow, investigating the response of collembolan to different grazing intensity. Finally, all findings of the experiments would help to demonstrate the response mechanism of collembolan to overgrazing in alpine meadow, also provide the theoretical basis of soil animals for grazing management in Qinghai-Tibetan Plateau.

高寒草甸是青藏高原最重要的畜牧业生产基地，受过度放牧的影响，近年来退化严重，而放牧如何影响高寒草甸土壤跳虫群落等基础性问题还远未被认识清楚。本项目拟选取青藏高原纳木错高寒草甸放牧试验平台为研究对象，采用土壤动物生态学、植被生态学、生物地球化学和分子生态学等方法，研究不同放牧强度下高寒草甸土壤跳虫群落的季节变化特征，阐明不同放牧强度下高寒草甸的土壤跳虫群落、植被群落及土壤理化性质的季节演替规律；结合土壤跳虫功能基因分析，查明跳虫对放牧强度敏感的功能基因，揭示放牧对高寒草甸土壤跳虫群落的影响，探讨土壤跳虫群落对不同放牧强度的响应机制；为青藏高原高寒草甸放牧管理提供土壤动物学方面的科学依据。

本项目选择青藏高原典型高寒草甸为研究区，选取土壤动物中具有广泛分布和应用前景的物种—“跳虫”作为研究对象，连续从2014、2015年开展定位试验工作，采用土壤动物生态学、分子生态学等方法，研究围栏封育下高寒草甸植被群落和土壤理化性质特征，阐明不同放牧强度下青藏高原高寒草甸土壤微生物群落的响应特征，揭示高寒草甸土壤微生物群落结构变化规律，探索具有生物标记物特性的土壤跳虫功能基因变化特征，同时采用野外定位实验和室内控制实验相结合的手段，对围栏封育背景下土壤跳虫栖息地和微生物群落多样性进行研究，阐明土壤微生物群落对高寒草甸环境变化的适应性，其中主要针对在人为干扰（放牧）因素下退化草甸土壤跳虫群落多样性的演替和恢复。综合过去三年的研究工作，取得成果如下：1）青藏高原高寒草甸存在丰富的土壤微生物种群，即使在中度和过度放牧的草甸，依然有土壤跳虫生存，说明土壤跳虫群落多样性与均匀性变化趋势不一致；2）土壤跳虫群落在生态系统中扮演着分解者的作用，是衔接植物-土壤-大气碳、氮循环的核心环节，跳虫个体数与土壤温度和土壤有机质存在极显著的相关关系，说明外源环境干扰对土壤跳虫的习性和群落分布影响与土壤环境因子有关；3）降水量是影响土壤微生物群落结构的主要因子，而邻近区域物种的丰富度及种间空间距离会影响土壤跳虫群落的多样性分布；4）全球变暖背景下的气候变化会对青藏高原高寒草甸土壤微生物群落结构和多样性产生影响，土壤跳虫有潜力成为反映青藏高原高寒草甸土壤主要性质变化的敏感指示生物。项目的实施将为我国青藏高原高寒草甸放牧管理提供土壤动物学方面的第一手数据，也积累了关于青藏高原高寒草甸土壤微生物群落结构和功能多样性的新认识，为人为干扰（放牧）影响下的高寒草甸生态环境管理提供了坚实的科学依据。