喀斯特植被恢复初期土壤线虫对添加和剔除豆科植物的响应

Rocky desertification, a land surface process of serious soil erosion, has been observed extensively in karst area in southwest China. In this area, ecosystems are extremely sensitive to disturbance and soils often thin cover. The nature vegetation restoration progress of degraded karst ecosystems is very slow. Empirical knowledge of how to improve their ecosystem service is indispensable. Addition of N-fixation legumes is one of the effective methods that can improve ecosystem service (e.g., increase soil N level and ecosystem productivity). However, little is known about how legumes affect the restoration of degraded karst ecosystems. The objective of the present project is to explore the ecological functions of legumes in karst ecosystems. In the present project, the effects of legumes addition or removal on soil nematode communities will be measured. It is well documented that soil nematode can be served as useful bioindicators for environmental changes, resource enrichment, soil food web structure and soil health. Thus, the results of soil nematode communities will be used to evaluate the effects of legume removal or addition on soil food web complexity and stability and soil health. Additionally, the mechanism of how legume influences soil nematode communities will be explored using auxiliary data (i.e. vegetation biomass, litter biomass and decomposition, soil nutrient). The project will improve our insight of the ecosystem services function of legumes in karst ecosystems and potentially conducive for restoration of degraded karst ecosystems.

西南喀斯特生态系统，土层浅薄，在人为干扰下，有机碳和养分流失严重，退化喀斯特生态系统的自然恢复进程十分缓慢，如何提高其生态服务是目前的一个重要课题。在生态系统抚育管理过程中，添加豆科固氮植物可以明显提高生态系统服务功能。但是，豆科植物的存在对喀斯特退化生态系统的生态恢复所产生的影响及其作用机制，目前还缺乏认识。本项目拟采用野外定位控制试验方法，利用土壤线虫群落对干扰胁迫、资源养分状况、食物网复杂性和土壤健康状况等的良好指示作用，分析添加和剔除豆科植物对土壤线虫群落组成和结构的影响。探讨豆科植物对土壤食物网结构和土壤健康的影响；并结合植被生物量、凋落物、土壤养分和土壤微生物群落的分析，揭示豆科植物对土壤线虫的作用机制；研究结果将对喀斯特退化生态系统的生态恢复有借鉴意义。

西南喀斯特生态系统，土层浅薄，在人为干扰下，有机碳和养分流失严重，退化喀斯特生态系统的自然恢复进程十分缓慢，如何提高其生态服务是目前的一个重要课题。在生态系统抚育管理过程中，添加豆科固氮植物可以明显提高生态系统服务功能。但是，豆科植物的存在对喀斯特退化生态系统的生态恢复所产生的影响及其作用机制，目前还缺乏认识。本项目采用野外定位控制试验方法，利用土壤线虫群落对干扰胁迫、资源养分状况、食物网复杂性和土壤健康状况等的良好指示作用，分析添加和剔除豆科植物对土壤线虫群落组成和结构的影响。探讨豆科植物对土壤食物网结构和土壤健康的影响；并结合植被生物量、凋落物、土壤养分和土壤微生物群落的分析，揭示豆科植物对土壤线虫的作用机制。土壤微生物群落结构组成在不同的施氮肥水平和牧草种植方式下的结果表明：豆科牧草有利于土壤微生物量维持，施氮肥的量也需要维持在合适的水平才能维持土壤微生物群落结构。重复测量分析结果表明在低施肥水平下豆科牧草单作的土壤总线虫的密度和植食性线虫的密度均显著高于禾本科牧草单作和豆科禾本科牧草混作下的土壤总线虫的密度和植食性线虫的密度，牧草种植方式没有对食细菌线虫密度、食真菌线虫密度和杂食捕食性线虫密度造成显著影响；主响应曲线（principal response curves）分析表明螺旋属（Helicotylenchus）线虫是线虫群落在不同牧草种植方式下产生差异的主要贡献者，同时豆科牧草单作比禾本科牧草单作和豆科禾本科牧草混作条件下植食性线虫密度的提高也是有螺旋属线虫造成的。因此，豆科植物种植需要预防潜在的植物线虫爆发的风险，尤其是要针对性预防螺旋属线虫的爆发。