黄土高原子午岭森林植被恢复过程中土壤线虫群落演变特征及影响机制研究

Due to the long-term effects of improper human activities in Loess Plateau, natural vegetation has been severely destroyed in this area, resulting in serious degradation of local ecosystem. Vegetation restoration is considered as the key measure to improve the ecological environment of this area. In the vegetation ecosystem of Loess Plateau, the most important part is secondary forest, so studying mechanisms in succession of secondary forest vegetation takes a key role in guiding scientific and sensible vegetation restoration in this area. Since the process of vegetation restoration is closely related to the structure and function of soil food web, this project focuses on the investigation of soil nematode community across chronosequence of forest of Ziwuling Mountain, the largest secondary forest area in Loess Plateau, for nematodes have the unique advantages in indicating structure and function of soil food web. We firstly intend to study whether the variations in plant community and soil microenvironment during the succession process of forest vegetation can be reflected by community composition, diversity and metabolic footprints of soil nematodes, and then to select ecological indices of soil nematode community for the quantitative evaluation over the ecological effects of vegetation restoration, and finally to figure out the effect mechanisms of forest vegetation on structure and function of soil food web. This project can not only provide scientific basis for soil biodiversity conservation, but also possess theoretical and practical significance in guiding forest vegetation restoration and environment construction in Loess Plateau.

黄土高原地区由于长期受到不合理的人类活动的影响，天然植被遭到严重破坏，生态系统处于极度退化的状态。要改善该地区的生态环境，植被恢复是最根本的措施。天然次生森林是黄土高原植被生态系统中最为核心的部分，研究其恢复演替规律，对该地区科学合理地进行植被恢复具有重要指导作用。由于植被恢复进程与土壤食物网的结构和功能密切相关，因此本项目以土壤线虫这一在指示土壤食物网结构和功能方面具有独特优势的生物类群为研究对象，通过对黄土高原最大的次生林区——子午岭林区不同植被演替阶段的土壤线虫群落进行调查，探明线虫群落组成、多样性和代谢足迹特征对植被恢复状况和土壤环境变化的生物指示作用，建立量化评价黄土高原森林植被恢复的生态效应的线虫学指标体系，揭示森林植被恢复对土壤食物网结构与功能的影响机制。本项目不仅能够为黄土高原土壤生物多样性保护提供科学依据，而且对指导该地区森林植被恢复和生态环境建设具有重要理论和实践意义。

植被恢复是改善黄土高原地区的生态环境的根本措施。天然次生森林是黄土高原植被生态系统中最为核心的部分，研究其恢复演替规律及其生态环境效应对指导该地区植被恢复与管理具有重要意义。植被恢复进程与土壤食物网的结构和功能密切相关。作为土壤中数量和种类最丰富的一类后生动物，土壤线虫在指示土壤食物网结构和功能方面具有独特优势。本项目以黄土高原最大的次生林区——子午岭林区土壤线虫群落为研究对象，通过对不同植被演替阶段的土壤线虫群落进行调查，探索线虫群落组成、多样性和功能特征在植被演替过程中的演变规律，及其季节动态与垂直分布，明确森林植被恢复过程中土壤线虫群落演变的环境指示意义，筛选出影响土壤线虫群落特征的重要环境因素。结果表明：（1）黄土高原森林植被演替过程中，土壤线虫的数量、群落结构和生态指数在不同演替阶段差异显著。（2）土壤线虫的数量表现出明显的“表聚性”特征，随着土层加深而显著降低，而线虫群落结构与生态功能指数则受到季节变化的显著影响，其中夏季和春、秋两季的线虫群落格局有着显著区别。在夏季，所有植被类型下线虫数量均显著高于春季和秋季，并且线虫群落捕-杂食线虫比例、多样性、成熟度和结构化程度均在先锋森林群落中达到最高，而春、秋两季则在灌丛群落中最高，表明黄土高原植被演替对土壤食物网的影响在旱季和雨季有着显著差异。（3）森林植被演替过程中，土壤线虫群落格局的变化趋势与凋落物数量和质量，以及土壤碳氮资源密切相关，能较好的指示土壤食物网结构（营养结构和生活史策略结构）和功能（例如能流通道组成）对森林植被恢复的响应规律。在植被演替过程中，不同线虫营养类群的关键性影响因素有所不同。本研究不仅能够为黄土高原土壤生物多样性保护提供基础信息，并且从土壤食物网结构与功能角度为评价黄土高原植被恢复的生态环境效应提供科学依据，对指导该地区森林植被恢复和生态环境建设具有重要理论和实践意义。