不同刈割频率对贝加尔针茅草甸草原土壤线虫群落的影响及其生态指示意义

《BMC Ecology and Evolution》：Response of soil nematode communities in Stipa baicalensis meadow steppe to mowing frequencies

本研究针对草地管理中不同刈割频率对土壤生态系统的影响机制不明确的问题，通过分析贝加尔针茅草甸草原土壤线虫群落结构、代谢足迹及环境因子的响应规律，发现M2处理（每两年刈割一次）能显著提高线虫多样性指数（H′、J′、SR）和代谢足迹（NMF），促进土壤食物网成熟。研究表明土壤pH和NH4+-N是影响线虫群落的关键环境因子，为草地生态系统的健康评估和可持续管理提供了理论依据。

　　

在广袤的欧亚草原带上，贝加尔针茅草甸草原如同绿色的生态屏障，不仅维系着丰富的生物多样性，更是我国重要的天然打草场和放牧场。然而，随着畜牧业发展对饲草需求的增加，刈割作为草地主要利用方式之一，其频率调控对地下生态过程的影响机制尚不明确。土壤线虫作为土壤中数量最丰富的后生动物，占据着土壤食物网的关键位置，对环境变化响应敏锐，被誉为草地生态系统健康的"哨兵"。

以往研究多集中于短期或离散的长期刈割处理，缺乏对不同刈割频率下土壤线虫群落变化规律的系统揭示。Wu等研究人员在《BMC Ecology and Evolution》发表的研究，通过设置更密集的梯度（每年刈割M1、每两年刈割M2、每三年刈割M3），深入探究了贝加尔针茅草甸草原土壤线虫群落对刈割频率的响应机制。

研究团队在内蒙古呼伦贝尔市伊敏河镇贝加尔针茅草甸草原建立长期定位实验，采用随机区组设计，设置4种处理（不刈割CK、M1、M2、M3），每个处理4次重复。通过土壤钻法采集0-10 cm和10-20 cm土层样品，采用改良浅盘法分离线虫，依据《De Nematoden van Nederland》进行属水平鉴定，并测定土壤理化指标。运用单因素方差分析、冗余分析（RDA）等统计方法，系统评估了线虫群落结构、多样性指数、代谢足迹与环境因子的关系。

土壤线虫群落组成

研究共分离到45,320条土壤线虫，鉴定出63个属，包括食细菌线虫（Ba）13属、食真菌线虫（Fu）9属、植物寄生线虫（Pp）28属和杂食/捕食性线虫（Op）13属。优势属为Cervidellus和Acrobeloides（23.84%），次优势属包括Nygolaimus等（20.57%）。线虫数量呈现明显的表聚现象，M2处理显著提高了0-10 cm和10-20 cm土层的线虫总丰度，增幅分别达53.54%和168.56%。

土壤线虫营养类群

各营养类群线虫数量变化与总丰度趋势相似。与CK相比，M2处理显著提高了不同土层食微线虫（Ba、Fu）的丰度。植物寄生线虫在0-10 cm土层的最低值出现在M2处理，而在10-20 cm土层的最高值出现在M2处理。杂食/捕食性线虫在0-10 cm土层的最高值出现在M1处理，在10-20 cm土层的最高值出现在M2处理。

c-p类群生活史策略

在0-10 cm土层，M2处理提高了c-p值3、4、5类群的相对丰度，降低了c-p值1、2类群的比例，表明其生活史趋向k-策略者。相反，M3处理提高了c-p值1、2类群比例，生活史趋向r-策略者。在10-20 cm土层，刈割处理均提高了c-p值4、5类群比例，表明刈割促使线虫群落向k-策略者发展。

多样性指数与生态功能

与CK相比，刈割处理显著提高了香农-威纳多样性指数（H′）、均匀度指数（J′）和丰富度指数（SR），降低了辛普森优势度指数（λ）。NCR值（线虫通道率）均大于0.5，表明有机质分解仍以细菌和真菌通道为主。Wasilewska指数（WI）均大于1，M2处理达到峰值，说明土壤矿化途径未改变。成熟度指数（MI）在刈割处理下显著高于CK，M2处理对环境干扰的响应最强。

代谢足迹与区系分析

M2处理显著提高了0-10 cm和10-20 cm土层的总代谢足迹（NMF），增幅分别达90.60%和108.36%。各营养类群代谢足迹表现为：杂食/捕食性线虫代谢足迹（OPMF）＞食细菌线虫代谢足迹（BFMF）＞植物寄生线虫代谢足迹（PPMF）＞食真菌线虫代谢足迹（FFMF）。功能代谢足迹分析显示所有处理均落在C象限，代表土壤养分富集程度低且无干扰，食物网处于结构化状态。

环境因子与线虫群落关系

冗余分析表明，在0-10 cm土层，土壤pH、NH₄⁺-N和NO₃^--N是影响线虫群落的主要环境因子，解释率分别为33.7%、48.5%和43.1%。在10-20 cm土层，土壤pH和NH₄⁺-N是主要影响因子，解释率分别为22.4%和18.0%。非度量多维尺度分析显示，不同刈割频率下线虫群落组成存在明显分组现象。

本研究通过系统分析不同刈割频率对贝加尔针茅草甸草原土壤线虫群落的影响，发现M2处理（每两年刈割一次）能够显著提高线虫多样性和代谢活性，促进土壤食物网成熟。土壤pH和NH₄⁺-N是驱动线虫群落变化的关键环境因子。研究结果验证了中度干扰理论的适用性，为草地生态系统的健康评估和可持续管理提供了重要的理论依据和实践指导。未来研究需结合多年连续采样和微生物-线虫互作机制，深入揭示地下生态过程对草地管理措施的响应机制。