沿海拔梯度植物-土壤动物时空耦合关系研究

The interactions between different biological groups and their response to environments is the frontier of current eclogical researches. But the association of plants and soil fauna, and related environmental, spatial and temporal factors are far from clear. Taking ten contineous elevational transects in Dongling mountain in Beijing as platform, we want to explore the species composition, community strcucture for plants and soil fauna, as well as environmental factors.Using multivariate, model and index analysis, we want to explore the temporal and spatial association patterns of plants and soil fauna, and underlying mechanisms. Espeically at the area of treeline, where the vegetation type shifts from forest to alpine meadow, we want to test the poissble shift of plant-soil faunal association. This study is significant for us to understanding the persistence and breakdown mechanisms of above-below ground aasociations in facing the anticipated environmental changes. The study has important scientific and practical values for keeping ecological safty and preventing ecological risks.

不同生物类群之间的相互作用及其环境响应是当前国际生态学研究的前沿领域，但是植物与土壤动物的耦合关系及其随环境、空间、时间的变化规律尚不清楚。本研究以北京东灵山10个山体组成的连续海拔梯度样带为研究平台，按季节，分别调查分析辽东栎林和亚高山草甸地上植物群落和地下土壤动物群落的物种组成、群落结构及环境因子，采用多元统计、模型、指数等分析方法，揭示植物-土壤动物耦合关系的空间和时间变化规律及其环境影响机制，尤其是在树线处植被由森林转变为草地后，植物-土壤动物耦合关系的突变性。其结果将加深对复杂环境（气候）变化背景下，地上-地下生物类群耦合关系及其维持和崩溃机制的理解，为防范生态风险和保障生态安全提供理论依据，具有重要的科学意义和实践价值。

本项目选择北京东灵山地区典型的辽东栎林和亚高山草甸生态系统为对象，设置海拔梯度样带（包括由10个山体构成的森林样带和林线以上的草甸样带），在土壤动物群落组成、生物及非生物因子和季节变化采样调查的基础上，应用多种统计分析和模型方法，研究了土壤动物沿海拔梯度的群落组成、多样性及多度分布、环境影响机制、以及土壤动物粒径谱海拔分布及其背景依赖性。取得的结果包括：.1）在该海拔样带，共采集到土壤动物52,673 只个体， 隶属于3门11纲30目142科，其中弹尾目（Collembola，35.667%）、寄螨目（Parasitiformes，28.880%）以及真螨目（Acariformes，18.915%）是优势类群。.2）土壤动物群落整体及各个取食功能群多样性均呈“钟形”分布格局；林线上下的土壤动物的多样性格局不同，林线以下土壤动物呈“钟形”分布，而林线以上呈单调下降或无趋势格局；不同功能群之间的多样性及生物量格局在森林样带中紧密相关，而在草甸中相关性较弱。林线以上，气候因素取代生产力因素成为决定凋落物层土壤动物以及杂食者、捕食者、腐食者多样性海拔格局的主导因素。 .3）海拔、生态系统类型和多度指标选择并未影响表居土壤动物整体的群落构建过程，但影响表居土壤动物的不同取食功能群的多度分布。土壤动物粒径谱斜率在生长季与休眠季呈现出相反的海拔格局。土壤动物粒径谱的影响因素具有背景依赖性，温度是土壤动物粒径谱的根本驱动因素，凋落物的质量与数量分别在生长季与休眠季起作用。 .综上所述，本项目详细探讨了植物-土壤动物多样性在海拔梯度上的耦合关系；判断了海拔、生态系统类型以及多度表征指标对于土壤动物整体及不同功能群相对多度分布的影响；同时在不同时间背景下探讨土壤动物粒径谱对于海拔的响应，并区分了温度和食物资源的可获得性对于土壤动物粒径谱的相对重要性。本项目进展顺利，取得了一系列相关成果，对于系统认识土壤动物群落结构及其多样性如何响应环境变化具有重要意义。