线虫能量流减少引发退化草地土壤微生物残体流失的生态机制

《Applied Soil Ecology》：Decreased nematode energy flow triggers soil microbial necromass loss in degraded grasslands

本研究发现草地退化通过抑制土壤线虫介导的多营养级能量流（特别是细菌通道），破坏食物网能量分配均衡性，从而降低微生物残体碳（SOC）积累。研究揭示了生物驱动因子对土壤有机碳损失的影响机制，为退化草地碳汇功能恢复提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究通过建立跨越2000公里的草地退化序列，揭示退化过程中线虫能量流变化与微生物残体动态的耦合机制。研究发现重度退化使细菌通道能量流降低90-92%，显著高于真菌通道（49-59%）和植物通道（12-20%）的降幅，导致能量分配均匀性下降44%。植物和土壤特性是影响微生物残体的主要因素，并通过调控线虫能量流间接作用。研究为理解草地SOC损失的生物驱动机制提供了新视角。

土壤理化性质和微生物残体对草地退化的响应

在六个研究点，草地退化显著降低了植物根系生物量、土壤水分、SOC、养分（包括NH₄⁺、NO₃^?、有效磷、全氮和全磷）、微生物生物量（PLFA）含量和胞外酶活性（p < 0.05）。草地退化也降低了土壤微生物残体含量（p < 0.05）。与非退化草地相比，退化使细菌残体碳减少35-52%，真菌残体碳减少38-60%，总微生物残体碳减少46-72%。然而，细菌残体碳对SOC的贡献率增加了1.2-1.7倍，而真菌残体碳的贡献率保持不变。

讨论

我们观察到，高寒草地微生物残体碳约占SOC的25%，显著低于其他全球生态系统（农田51%，草地47%，森林土壤35%）。其他在青藏高原高寒草地的研究报告微生物残体碳对SOC的贡献为45.4%和41.7%，低于文献汇编的全球草地平均值（58.1%和53.7%）。这种差异可能源于高寒地区独特的低温环境抑制了微生物活动和残体形成过程。此外，草地退化通过减少资源输入和恶化土壤环境，加剧了对微生物残体积累的限制。

结论

总之，我们提出了一个概念框架，阐明土壤线虫食物网对草地退化的响应及其与微生物残体动态的联系。与我们的初始假设相反，轻度退化意外地增加了线虫丰度、生物量、多样性和能量流，表明轻微的环境干扰可能刺激线虫生长。然而，加剧的退化减少了植被输入、土壤水分和微生物生物量，不利地影响了线虫群落和能量流动，最终导致微生物残体碳的显著损失。这些发现强调了维持土壤食物网能量流均匀性对于增强草原土壤碳固存的重要性。