沼泽湿地土壤动物群落结构演替对土壤有机碳动态的影响

土壤有机碳动态是陆地碳循环最重要的过程之一，受到土壤动物直接或间接的调控作用，但目前对此研究还比较薄弱。我国沼泽湿地受人类干扰严重，湿地发生了明显退化。湿地植被、土壤和水文等性质的改变，是否引起了地下土壤动物群落结构演替，这种演替是否对湿地系统碳循环功能产生影响等还不清楚。本项目选择三江平原浓江-鸭绿河流域为研究区，运用空间替代时间方法，构建湿地土壤动物群落演替序列；应用13CO2脉冲标记和13C示踪、野外定位和控制、室内模拟等方法，研究不同土壤动物群落作用下土壤有机碳（SOC）库的时空分异；土壤C的迁移与分配、枯落物分解、SOC矿化及CO2、CH4排放等过程变化，阐明土壤动物群落结构变化对SOC"库"和"流"动态的影响；构建土壤动物群落结构变化对SOC的影响定量模型。项目将有助于深入对湿地C循环过程及其驱动机制、湿地生物多样性及其生态系统功能的认识，也为湿地恢复和管理提供科学依据。

以三江平原典型沼泽湿地自然演替序列和人为垦殖干扰下湿地农田化演替序列为研究对象，研究沼泽湿地土壤动物的群落演替规律，及其土壤动物群落演替对土壤有机碳动态的影响。本项目结果揭示了典型沼泽湿地土壤动物的“水陆兼性”，既包括水生物种，也包括陆生物种；在证明沼泽湿地土壤动物以陆生物种为主的同时，发现了沼泽湿地水生螨类和半水生跳虫的存在，为深入阐述和论证湿地生态系统水陆过渡带特征提供了基础资料。发现和定量论证了沼泽湿地典型土壤动物（跳虫、螨类、蚂蚁巢丘和蚯蚓）的带状分布格局特征；而且这种带状分布格局与湿地水文地貌和地上植被的带状格局相吻合，丰富了湿地发育和演替过程的基础研究。基于土壤跳虫、螨类和地表甲虫，基本明确了沼泽湿地土壤动物的群落结构演替的特征和方向，筛选了多种敏感性指示类群指标，为湿地的监测、恢复和管理提供了基础评价指标。定量研究了自然沼泽湿地中大型、中小型土壤动物对凋落物分解的贡献率，及其随湿地演替的作用变化和季节动态。明确了蚂蚁及其巢丘体在沼泽湿地中的组成、格局及其对湿地退化的指示作用；揭示了蚂蚁巢丘体形成和大量分布对湿地土壤剖面C含量和储量、土壤CO2和CH4等温室气体排放的影响及其对沼泽土壤碳储量的贡献率。阐明了草甸沼泽湿地土壤动物及其密度和组成变化，对土壤碳矿化和TOC、DOC、MBC等SOC动态的影响；定量揭示大型土壤动物、中小型土壤动物对CO2和CH4等温室气体排放速率和累计排放量的贡献率。