基于分子技术对不同有机碳输入方式下土壤线虫与微生物关系的研究

The Detritus Input and Removal Treatment (DIRT) experiment is a study examining feedbacks between plants, soil fauna, soil microbes, and SOM through manipulation of both above- and belowground litter inputs to forest ecosystems. The DIRT treatments include root trenching, aboveground litter exclusion, and the doubling of aboveground litter inputs. In our subject, through change the soil organic carbon input in DIRT experiment, the soil nematode community structure and diversity were investigated to examine the ecological roles of soil nematodes in soil carbon cycle. And from the view of detritus food chain, the changes in the relationship between soil nematode and soil microbial were analyzed to enhance our understanding about the interaction mechanism of nematodes and microorganisms. All of these studies were analyzed by using molecular techniques in different seasons in temperate natural secondary forest ecosystem. We expect that detailed information on the response of soil biology to soil organic carbon input is necessary to fully understand the soil ecological process. We would like to explore the underlying mechanisms of interaction among soil nematodes, soil microbial as the main decomposers and plants which provide the carbon input in the soil. It is important to understand the carbon cycle process of forest system and will benefit to explain the ecological linkage between above- and belowground ecosystem.

植物碎屑输入和移除处理试验（DIRT）通过添加和去除地表凋落物来控制植物地上部分有机碳输入，通过挖壕法去除植物根系来控制地下部分有机碳输入，是检验植物、土壤动物、土壤微生物及土壤有机碳之间反馈关系的有效手段。本课题拟通过采用DIRT的试验设计，人为地改变土壤碳的输入，采用分子生物学的方法来研究东北温带天然次生林冬季积雪期，春季冻融期以及生长季不同有机碳输入方式下土壤线虫结构、多样性的变化，并拟从食物链角度着眼分析土壤线虫及土壤微生物的关系及其对碳输入方式的响应，以期更全面的认识土壤生态过程及调控机制。本研究拟揭示土壤线虫与土壤微生物（分解者主体）以及植物（碳输入主体）之间的相互作用机制，不仅是清晰认识森林生态系统碳循环过程的科学需求，同时也是深入解释生态系统地上、地下生态过程相互联系的重要内容。

森林土壤作为陆地生态系统最大的有机碳库，其有机碳的形成及稳定性的维持主要依赖于植物地上凋落物和地下根系的碳输入过程。同时，土壤的地上凋落物及地下根系碳输入的改变会影响土壤生物活动，尤其是土壤线虫与微生物的相互关系。本研究目的是揭示不同水热条件下有机碳输入的数量和质量的变化引起土壤食物网的变化，以期为温带森林碳循环的深入研究提供新的思路和支持数据。研究结果表明：.（1）土壤线虫群落多样性随着碳输入减少而减少，其中去除凋落物比去除根系对线虫群落影响显著；去除碳源影响土壤健康，使土壤状况恶化，凋落物及根系同时去除的土壤健康状况最差、线虫个体密度最小。不同水热条件下土壤线虫对碳输入方式响应不同，是由于土壤水热状况以及碳输入控制对土壤理化性质的改变引起的，pH及C/N对土壤线虫群落多样性影响显著。.（2）改变碳源输入使土壤细菌利用碳的方式发生改变，地下根系对土壤细菌群落结构的影响较地上凋落物对其的影响显著。有机碳输入减少会使土壤细菌网络稳定性降低，凋落物和根系同时去除的细菌网络正连接的比例显著增大，说明这些菌群随环境波动有相同的变化趋势。冻融过程对细菌多样性、群落结构及功能的影响更大，同时冻融过程使细菌群落对去根处理的响应更显著，其结构变化主要是由于温度、含水量、可溶性有机碳、硝态氮的变化而发生改变。.（3）不同水热条件下土壤头叶科食细菌线虫肠道细菌的优势菌门均以变形菌门为主，优势均属均以不动杆菌属为主，但由于温度、水分等环境因子的差异，为适应不同的环境条件，不同水热条件下土壤头叶科食细菌线虫肠道细菌在丰富度及多样性方面均存在较大差异。