人類活動(dòng)嚴(yán)重威脅著森林生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能，選用適宜的造林樹種有助于緩解這些威脅。人工林提供的生態(tài)服務(wù)依賴于土壤生物多樣性，包括分類多樣性和功能多樣性。土壤線蟲是土壤食物網(wǎng)的樞紐，其物種多樣性和營養(yǎng)多樣性可能對(duì)地上資源變化具有不同響應(yīng)，從而影響土壤功能。然而，森林采伐后，營造不同樹種人工林對(duì)土壤生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的影響，特別是土壤線蟲物種和營養(yǎng)多樣性如何響應(yīng)地上資源變化，以及這些變化如何影響土壤功能仍然缺乏研究。
針對(duì)上述科學(xué)問題，中國科學(xué)院成都生物研究所退化土壤生態(tài)功能恢復(fù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)博士生涂程偉等人在龐學(xué)勇研究員的指導(dǎo)下，選擇不同功能型樹種的人工林（落葉松、華山松、油松、連香樹），以次生灌木林為對(duì)照，研究了不同樹種人工林土壤線蟲物種和營養(yǎng)多樣性，并探討了它們對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)的影響。結(jié)果表明：人工林土壤線蟲物種多樣性呈下降趨勢(shì)，但線蟲營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的變化更為關(guān)鍵，它們與許多環(huán)境因子密切相關(guān)，可以更好地預(yù)測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷的循環(huán)。土壤線蟲營養(yǎng)多樣性的下降在針葉林中尤為明顯，表現(xiàn)為線蟲食物網(wǎng)中的植食性和捕食雜食性通道的退化。這種下降主要是由于水分限制和凋落物質(zhì)量降低，并介導(dǎo)了針葉林內(nèi)養(yǎng)分循環(huán)功能的下降。相反，闊葉林維持著復(fù)雜的線蟲營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為土壤多營養(yǎng)食物網(wǎng)的協(xié)調(diào)共存，促進(jìn)了土壤的多養(yǎng)分循環(huán)功能。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了資源可用性通過調(diào)節(jié)土壤生物的功能多樣性（而不是分類多樣性），驅(qū)動(dòng)土壤生物的生態(tài)功能的發(fā)揮。優(yōu)先保護(hù)土壤食物網(wǎng)內(nèi)的多種養(yǎng)分循環(huán)通道將有助于土壤生物多樣性的保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。
該成果以“Linking nematode trophic diversity to plantation identity and soil nutrient cycling”為題發(fā)表于Geoderma。博士研究生涂程偉為第一作者，龐學(xué)勇研究員為通訊作者，德國哥廷根大學(xué)Yakov教授參與了本研究。研究由國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目等聯(lián)合資助。
圖1 人工林和次生灌叢土壤線蟲群落組成(a)、物種多樣性(b-c)和營養(yǎng)多樣性(d-e)
圖2 環(huán)境因子對(duì)線蟲物種多樣性和營養(yǎng)多樣性的影響
圖3 與土壤多養(yǎng)分循環(huán)指數(shù)（MNC）有關(guān)的環(huán)境和生物因素
圖4 結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）揭示了闊葉和針葉林通過影響土壤線蟲營養(yǎng)多樣性和微生物量作用于土壤多養(yǎng)分循環(huán)指數(shù)（MNC）
圖5 闊葉與針葉人工林對(duì)土壤線蟲、微生物和養(yǎng)分循環(huán)的影響的概念圖