土壤动物群落分布和多样性对荒漠化的响应取得新进展

作者：奈曼站  更新时间：2024-10-08

土壤动物作为土壤生态系统地下生物多样性的主体之一，被视为生物地球化学功能、能量流动和物质循环的重要驱动力，作为土壤食物网中的重要节点，既是消费者也是分解者，在调控地上-地下生态系统过程和维持生态系统功能方面起着重要作用。荒漠化是干旱和半干旱地区面临的一项严峻的环境和社会经济挑战，最终会导致生物多样性或土地生产力的持续下降或丧失。而土壤动物作为许多重要生态过程（包括土壤有机质分解、腐殖质形成以及土壤孔隙和团聚体形成）的关键驱动因素，所参与的生态过程也将受到干扰。因此，深入了解土地荒漠化对土壤动物丰度和多样性分布的影响将有助于未来气候变化条件下荒漠化的恢复治理和相关生态系统功能的预测。

中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站的恢复生态学科研团队，以我国西北地区的4种荒漠生境（图1）作为研究对象，采集并分析了108个采样点的土壤动物样品。同时对样地植物特征、地理位置和土壤特性进行了调查，分析了环境因素对土壤动物群落多样性和丰度的影响，以及荒漠化通过何种途径来调控土壤动物群落。结果表明，泥漠中土壤动物的总丰度和多样性(P < 0.05)明显高于盐漠、沙漠和砾漠（图2）。土壤动物群落结构和多样性特征对荒漠化引起的土壤性质变化比对植物性状和地理位置变化更敏感（土壤性质的变化分别解释了土壤动物群落多样性和丰度的68.9%和73.7%的变异）。其中，有效磷、体积含水量对群落多样性和丰度有显著的正向影响，而pH有显著的负向影响(P <0.01) （图3）。分段结构方程模型的结果表明，荒漠化对土壤动物群落的影响主要是间接的，而直接的影响几乎为零（图4）。总之，荒漠化会通过破坏土壤栖息地和植被特征来影响生态系统的物质循环、能量流动和信息传递，并且自下而上地影响土壤动物群落的结构和多样性。

该成果于2024年10月1日以“Desertification indirectly affects soil fauna by reducing complexity of soil habitats and diversity of energy sources”为题在线发表于环境科学与生态领域TOP期刊Science of the Total Environment (IF = 8.2)，西北研究院奈曼沙漠化研究站博士研究生郑成卓为本文第一作者，李玉强研究员为通讯作者。该研究获得第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0305）资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176509

图1 图形摘要

图2 不同荒漠土壤动物多样性特征

图3 环境因素对土壤动物群落多样性和丰度的影响

图4 环境因素对土壤动物群落的调控途径