长期氮添加对草甸草原土壤微节肢动物群落演替的阈值效应及驱动机制解析

针对全球氮(N)沉降加剧背景下草地生态系统土壤微节肢动物群落响应机制不清的问题，研究人员通过15年N梯度实验(0-300 kg ha?1 yr?1)，揭示了Prostigmata(前气门目螨)随N添加时长逐渐成为优势类群，发现200 kg ha?1 yr?1的生态阈值，证实降水与pH是驱动群落变化的关键因子，为草地生态管理提供理论依据。

　　

在全球气候变化背景下，氮(N)沉降持续增加已成为威胁陆地生态系统稳定的重要因素。作为连接地上-地下食物网的关键纽带，土壤微节肢动物对N输入异常敏感，但其长期响应规律仍不明确。中国农业科学院草原研究所的Zhendan Wu团队在《Agriculture, Ecosystems》发表的研究，通过15年N梯度控制实验，首次系统揭示了草甸草原土壤微节肢动物群落的演替轨迹及其驱动机制。

研究团队依托2010年建立的羊草(Stipa baicalensis)草甸草原N沉降模拟平台，采用8个N梯度(0-300 kg ha^?1 yr^?1)，结合第10、11、13、15年的连续采样，运用形态学鉴定、多样性指数分析和结构方程模型等方法，揭示了群落结构的非线性响应特征。

研究结果

1. Study site description
   实验区位于内蒙古呼伦贝尔典型草甸草原，年均温-1.0-0.8°C，年降水350-450 mm，土壤为典型栗钙土。

2. Distribution characteristics of soil microarthropods
   共捕获2714号标本，隶属13目57科。Microdispidae(小盾螨科)持续占据优势地位(占总捕获量16.4%)，其丰度随N添加呈上升趋势，而Poduromorpha(短角跳虫)和Entomobryidae(长角跳虫科)显著下降。

3. The community variation characteristics
   N添加第11年出现丰度峰值(990号)，Jaccard相似性指数随处理年限增加，表明群落差异逐渐缩小。200 kg ha^?1 yr^?1为关键阈值，超过此值后多样性显著降低。

4. Conclusion
   长期N输入通过"降水-pH-植被"级联效应驱动群落重组，Prostigmata的生态位扩张可能改变土壤食物网功能。该研究为预测N沉降背景下草地生态功能演变提供了生物指示指标。

这项历时15年的定位研究，不仅填补了长期高氮输入下土壤动物响应数据的空白，更创新性地提出了"200 kg ha^?1 yr^?1生态阈值"理论，为制定草地可持续管理策略提供了科学依据。研究发现的气候-土壤-生物互作机制，对全球变化生态学研究具有范式意义。