气候变暖下山地植被垂直带发生显著上移，其地下土壤动物格局是否发生相应变化，这种改变对土壤碳库功能的影响及途径，受到生物地理学和生态系统生态学的普遍关注。一般观点认为，山地生物多样性随着海拔升高呈线性下降或在中海拔达到峰值，但众多研究结论并不一致。中国科学院东北地理所研究人员以长白山植被垂直带为研究对象，通过野外大尺度调查和室内培养相结合，旨在揭示土壤甲螨垂直带分布格局特征和低海拔土壤动物上侵对土壤温室气体排放的影响及机制。 研究表明，长白山地土壤甲螨物种数随海拔升高而下降，分布密度呈中海拔(1200m)最高的单峰型格局;此垂直带格局由局域生境特征、气候特征(年均温和年降水量)和空间过程(经纬度坐标和海拔)共同决定。其中，土壤局域生境因子总磷(TP)、铵态氮(NH4+-N)，年均温(MAT)、年降水量(MAP)和海拔是决定甲螨群落空间格局的关键变量。
图1 长白山典型植被带土壤甲螨群落结构(A)与形成机制(B).
注：(a)针阔混交林带;(b)针叶林带;(c)岳桦林带;(d)苔原带.
模拟试验表明，低海拔蚯蚓上侵及其与相应垂直带植物凋落物的交互作用，能够显著增加土壤CO2和N2O排放速率;且蚯蚓和凋落物交互处理对温室气体排放的影响最高，表现出叠加效应(图2)。
图2 蚯蚓与凋落物交互作用对土壤CO2和N2O排放的影响.
注：无蚯蚓添加(S)，添加蚯蚓(SE)，添加凋落物(SL)，添加蚯蚓和凋落物(SLE).
同时，模拟研究表明岳桦林带土壤动物群落整体上侵入高山苔原带，显著提高土壤CO2和N2O的累积排放量;且其中土壤动物作用贡献大于微生物，入侵土壤动物和本地土壤动物的交互作用影响量小于二者分别作用的加和。其主要机制为，土壤动物入侵不仅直接影响土壤过程，还能有效提高土壤细菌和真菌的多样性和丰富度，改变了微生物群落网络拓扑结构(图3)。
图3 土壤动物入侵对土壤细菌和真菌群落网络的影响.
注：无土壤动物(S0)，岳桦林带土壤动物(SI)，苔原带土壤动物(SN)，岳桦林带和苔原带土壤动物(SS).
相关论文发表于国际期刊Ecology and Evolution，Applied Soil Ecology，Science of the Total Environment上，主要由湿地生物与环境学科组刘丹丹、刘学、康玉娟(第一作者)和武海涛研究员(通讯作者)等共同完成;刘东研究员完成了分类相关工作。该研究得到国家自然科学基金项目(U20A2083)、国家重点研发计划项目(2022YFF1300900)、吉林省科技发展计划项目杰出青年基金项目(20230101348JC)等联合资助。
论文目录：
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