放牧对若尔盖高寒草地植物多样性-土壤生物关系的影响及其机制

Plants-soil biota interactions play a major role in maintaining ecosystem processes and functions. The links between plants diversity and soil biota and their driving mechanisms are key to ecosystem service and its utilization. Theoretical studies and many manipulative experiments have found that the richness of plants and soil biota are positively correlated. However, observations from naturally assembled communities are less consistent, and whether herbivores can play a role in regulating the positive correlations between plants and soil biota is still unclear. The lack of investigations on relationships between plants richness and soil biota under grazing impacts may dampen our understanding of biodiversity change and ecosystem functioning. The study will conduct field investigations on plants richness，soil microbes and soil nematodes at Zoigê alpine grassland on the eastern Qinghai-Tibetan Plateau, and analyze impacts and their mechanisms of grazing on plants richness-soil biota links in natural communities via establishing structural equation models. This study will contribute to the management and restorations of Tibetan alpine grassland affected by human activities, and can also provide an important case in improving understanding of above- and belowground multi-trophic interactions.

植物与土壤生物之间的相互作用维持着生态系统的过程与功能，探讨两者在多样性上的联系及驱动机制对于发挥和高效利用生态系统的功能十分关键。理论研究与大量控制实验的结果发现植物多样性与土壤生物之间存在正相关作用。但是，该结论是否可以推及到自然构建的群落中还存在诸多争议，以放牧为代表的草食作用这一重要调控因子是否会影响植物多样性与土壤生物群落之间的关系仍不清楚；而这限制了我们对外源干扰下生物多样性变化规律及生态系统功能维持机制的理解。本研究以位于青藏高原东部的若尔盖高寒草地为研究地点，拟采用野外生物多样性调查的方法明确高寒草地的植物多样性与土壤微生物及土壤线虫群落结构之间的相关性，同时结合自然生境中的放牧情况构建结构方程模型探讨放牧对植物多样性-土壤生物关系的影响及作用机制，为人为干扰下青藏高原高寒草地的管理和修复提供依据，也为完善地上-地下多营养级相互作用的研究理论提供案例支持。

放牧是影响草地生态系统最典型的人为干扰之一，不仅会对植物和土壤生物群落结构和多样性产生影响，更可能改变二者之间的相互作用，从而影响草地生态系统的过程与功能。据此，本研究在青藏高原东缘若尔盖牧区内选取典型的高寒草甸和沼泽化草甸作为研究对象，结合野外生物多样性调查和放牧强度控制实验平台系统分析了放牧对多类土壤生物（包括土壤微生物、土壤线虫和表栖节肢动物）的影响，并建立多元回归和结构方程模型分析了植物群落与土壤生物群落结构之间相关性对放牧的响应规律及机制。研究结果发现，放牧显著影响了土壤细菌、土壤线虫和表栖节肢动物群落结构和多样性，中等强度的放牧能够最大程度地优化土壤资源投入和环境，从而促进土壤线虫多样性及养分循环过程。同时，放牧也是驱动高寒草地地上-地下相互作用的重要因素。牦牛放牧会减少植物输入土壤中的资源，从而直接削弱植物-土壤生物群落的联系。放牧干扰下植物群落与土壤非生物性质的解耦关系也可能间接削弱植物-土壤生物群的联系。牦牛放牧对植物-土壤生物群落关系的影响是营养特异性的，其中处于土壤微食物网中更高营养级的类群更敏感，植物-土壤线虫关系受放牧的负面影响大于植物-土壤微生物关系。此外，放牧对沼泽化草甸地上-地下生物群相互作用的影响有限，凸显了局部环境特征在调控地上-地下相互作用中的重要性。上述研究结果不仅为外源干扰下青藏高原草地的管理和修复提供科学依据，也为完善地上-地下多营养级相互作用的研究理论提供了案例依据。