野生有蹄类动物践踏对土壤和微生物的影响：生态系统类型比践踏强度更具决定性

这篇研究通过野外实验揭示了驼鹿践踏对北方森林和石楠荒原土壤性质及氮循环的差异化影响。研究发现生态系统类型（而非践踏强度）主导了土壤物理性质（如容重BD、有机质OM）、微生物群落（PLFA分析）和氮矿化（Nmin）的响应模式，为动物非消耗性活动（如trampling）的生态效应预测提供了新视角。

　　

野生有蹄类动物践踏效应的生态机制解析

引言

大型草食动物通过物理践踏（trampling）活动影响土壤生物地球化学循环，但相关机制仍不明确。加拿大纽芬兰岛的研究团队以驼鹿自然路径为对象，首次系统比较了北方森林和石楠荒原两种生态系统对践踏响应的异质性。研究通过结构方程模型（SEM）揭示了土壤物理-生物互作链的生态系统依赖性，为动物-生态系统互作理论提供了关键证据。

研究方法

团队在12个森林和12个石楠荒原样地设置配对样方（0.25 m²），量化践踏强度指标（植被高度/盖度降低率、路径宽度）。采用磷脂脂肪酸（PLFA）分析微生物群落组成，测定土壤温度、容重（BD）、有机质含量（%OM）、O层深度等21项指标。通过原位培养法计算净氮矿化率（N_min），并构建SEM模型解析间接效应路径。

核心发现

生态系统类型主导响应模式

• 石楠荒原表现出更强烈的响应：容重增加141%（森林仅55%），有机质减少67%（森林无显著变化）

• 微生物群落变化方向相反：森林中细菌压力指标（cy:pre）上升，而石楠荒原则真菌:细菌比（F:B）下降31%

• 温度效应差异：荒原日均温增幅（0.079°C）是森林（0.032°C）的2.5倍

践踏强度的有限作用

仅在石楠荒原观察到O层深度、C:N比与践踏强度负相关（p<0.05），其他参数无显著线性关系。这表明长期累积效应可能比单次践踏强度更重要。

氮循环的复杂调控

• 森林：践踏改变了N_min与土壤参数的关联（如与微生物丰度r=-0.485**）

• 荒原：温度升高通过间接路径降低N_min（β=-0.42*），但被未知补偿机制抵消

• 关键中介：O层深度减少解释荒原微生物丰度下降的68%（R²_C）

讨论与展望

研究颠覆了"践踏强度决定效应"的传统认知，提出生态系统分类可作为预测践踏效应的有效框架。特别值得注意的是：

1. 森林根系网络可能缓冲有机质流失，而荒原灌丛根系易受侵蚀

2. 温度-微生物解耦现象：尽管荒原升温更显著，但未引发预期的微生物活性增强

3. 粪便沉积（森林路径检出率41.7%）可能形成长期补偿机制

该成果为整合动物工程效应（engineering effects）到生物地球化学模型提供了方法论范例，对野生动物管理和生态系统修复具有重要指导价值。未来研究可结合遥感技术（如LiDAR测量O层深度）扩大预测尺度，并关注冻融周期等季节性调控因素。