模拟土壤动物和微生物对杨树人工林凋落物分解的影响
- 研究背景
在20世纪后期的几十年里，土壤有机质(SOM)(也称为腐殖质)形成过程中所涉及的过程构成了土壤科学中最重要的科学探究领域之一。然而，这些过程并没有被纳入现代的SOM动力学模型中，尽管它们与量化碳稳定(即:在土壤封存)。此外，现代的模型集中于矿化过程(例如，主要是微生物的异养呼吸作用)，并没有包括土壤动物群的重要作用，它们被称为SOM形成的关键因子。而在过去的十年中，人们对土壤有机质(SOM)的形成和稳定有了新的认识，突出了微生物活性的重要性，有机物质的矿物结合和有机物的聚集对SOM的持久性的重要性。迄今为止，微节肢动物对凋落物分解和SOM形成过程的贡献还没有得到应有的重视，应该修改理论和经验模型，以包括这些生物对SOM保护的影响。
- 研究进展
阮宏华等教授通过对中国东台市沿海地带的杨树人工林进行调查，对不同树龄杨树人工林的土壤动物的群落构成进行了分析,各林龄杨树林土壤层的土壤动物个体密度和类群数显著高于凋落物层的（ｐ＜０．０５）。同时在该区域进行了氮添加对土壤动物的群落以及垂直结构的影响实验，得出氮添加会增加土壤动物的丰富度而且低龄林的土壤动物丰富度要大于高龄林。同时阮宏华等对土壤动物对森林凋落物的影响进行了分析得出在此方面的研究中需要加强对土壤动物的量化和鉴定方面需要加强。崔洋等人通过对常绿阔叶林和杉木人工林的对比得出大型土壤动物对不同元素的释放影响不同，两个样地中对Ca、Mg元素释放率的影响较大，杉木人工林中对N、K释放率影响较小，常绿阔叶林中P的释放率影响最小。王振海等对长白山臭冷杉土壤动物与森林凋落物初期分解的关系进行实验分析得出土壤动物对长白山臭冷杉凋落物的分解具有促进作用因而对凋落物元素的释放也有促进作用。夏磊等对川西亚高山森林凋落物分解初期土壤动物对红桦凋落叶质量损失的贡献得出季节性冻融期间土壤动物活动是影响川西亚高山森林凋落物分解的重要因素之一.徐国良等对氮沉降下鼎湖山森林凋落物分解及与土壤动物的关系中提到土壤动物密度在不同林地和不同水平氮处理下体现了差异化的发展趋势，即高氮处理抑制土壤动物密度。
国外关于土壤动物与凋落物关系方面研究已经运用到了各种生态模型来（如Romul Hum model）分析，这是对目前国内主要以实地考察实验来分析数据的手段来说相对较为薄弱的方面。Mathieu Coulis通过对地中海地区灌木凋落物质量损失与土壤动物关系的研究发现树叶凋落物转化为粪便的综合作用和随后在表土中埋藏的结果导致每年的凋落物质量损失增加了1.5倍。这些直接和间接的大型节肢动物效应对生态系统尺度分解的影响可能比目前所承认的更为广泛且起着重要作用。Garcia-Palacios等通过研究气候和凋落物质量对土壤动物对凋落物分解的影响得出气候和凋落物的质量不同程度地调节了土壤动物群对生物群落分解速率的影响，从气候驱动的生物群落到气候效应受垃圾质量变化的影响。他们的研究结果提倡将生物特异性土壤动物效应纳入凋落物分解中，以减少大规模分解模型中无法解释的变异。
- 研究目的及意义
土壤动物在土壤碳氮循环中起着重要作用。从植被生产力、有机质的矿化分解、生物利用等方面，研究土壤动物对土壤碳循环和氮循环中的影响及其作用的内在机理十分重要。土壤动物通过对凋落物的取食、破碎，以及自身代谢产生的粪便和分泌物加速了凋落物的碎屑和分解，模拟土壤动物对凋落物分解的影响，可为可持续森林管理和土壤的可持续性利用提供理论依据和指导意义。
参考文献：
[1] Coulis, M., Hattenschwiler, S., Coq, S., et al., Leaf Litter Consumption by Macroarthropods and Burial of their Faeces Enhance Decomposition in a Mediterranean Ecosystem. Ecosystems [J], 2016. 19(6): 1104-1115.
[2] Garcia-Palacios, P., Maestre, F.T., Kattge, J., et al., Climate and litter quality differently modulate the effects of soil fauna on litter decomposition across biomes. Ecology Letters [J], 2013. 16(8): 1045-1053.
[3] Grandy, A.S., Wieder, W.R., Wickings, K., et al., Beyond microbes: Are fauna the next frontier in soil biogeochemical models? Soil Biology amp; Biochemistry [J], 2016. 102: 40-44.
