食草动物与中食肉动物尸体对旱地土壤特性的差异化短期影响机制研究

《Journal of Animal Ecology》：Herbivore and mesocarnivore carcasses trigger divergent short-term changes in soil properties

本研究通过对比赤狐（中食肉动物）和鬣羚（食草动物）尸体分解过程，揭示了脊椎动物清食行为调控下动物源有机质对土壤特性的差异化影响机制。研究发现中食肉动物尸体因清食者回避而滞留时间更长，虽生物量较小却能触发更强的土壤生化响应（如碱性磷酸酶Phos和脲酶Urea活性提升），而大型食草动物尸体则主要引起土壤电导率（EC）和磷有效性等化学指标的快速变化。这项研究为理解营养限制型生态系统中动物-土壤互作机制提供了新视角。

　　

1 引言

有机质（OM）输入通过影响土壤物理结构和生化过程在土壤形成中起关键作用。尽管动物生物量仅占土壤有机质的不足1%，但动物组织相较于植物组织具有更低的碳氮比（C:N），为土壤提供了高度浓缩且空间局域化的养分供应。动物尸体分解作为关键的动物地球化学过程，在氮受限的旱地生态系统中尤为重要。以往研究多聚焦草食动物尸体分解，而食肉动物尸体在清食者回避行为作用下具有更长的环境滞留时间，加之其组织成分差异（较低的C:N和C:P比），可能对土壤产生区别于草食动物尸体的差异化影响。

2 材料与方法

在西班牙东南部的Sierra Espu?a区域公园（地中海半干旱山区生态系统）部署20只赤狐（Vulpes vulpes，平均6.1±1.1 kg）和19只鬣羚（Ammotragus lervia，平均44.2±17.8 kg）尸体。通过相机陷阱监测清食者群落组成与消费动态，并在尸体放置前（PRE）和5个月后（POST）采集0-5 cm深度土壤样品，分析12项土壤理化及生化指标：团聚体稳定性（AS）、总团聚体（TA）、pH、电导率（EC）、有机碳（C_org）、氮含量（N）、有效磷（P）、基础土壤呼吸（BSR）、微生物生物量碳（C_mic）、β-葡萄糖苷酶（Gluc）、碱性磷酸酶（Phos）和脲酶（Urea）活性。

3 结果

3.1 脊椎动物清食模式

赤狐尸体仅60%被消费，清食者种类丰富度（1.1种）显著低于鬣羚尸体（100%被消费，丰富度3.9种）。狐尸体环境滞留时间（722.9小时）显著长于鬣羚（359.5小时），且存在35%的同种清食现象。清食者群落差异主要受尸体类型驱动，而植被覆盖度和尸体间距无显著影响。

3.2 尸体介导的土壤性质变化

尸体存在使8项土壤指标发生显著改变：EC和P在两类尸体点均显著增加；狐尸体点Phos、BSR、C_mic和Urea提升显著，而鬣羚尸体点主要引起pH降低和N增加。按单位尸体质量计算的相对输入指数（RII/kg）显示，狐尸体对P、BSR、C_mic、Phos和Urea的提升效应显著高于鬣羚。

3.3 清食模式对土壤性质的影响

清食者丰富度正向调控土壤AS变化，而专性清食者（Gyps fulvus）出现会降低TA响应。尸体重量与多数生化指标增量呈负相关，表明大型尸体可能因限制气体交换而抑制微生物活动。消费时间延长显著增强P、C_mic和Phos的响应强度。

4 讨论

中食肉动物尸体通过“低清食压力-长滞留时间-高营养质量”三重机制，触发以微生物活性增强为主导的“慢响应”模式；而大型草食动物尸体则通过“快速清食-集中淋溶”引发“快响应”的化学脉冲。土壤物理结构（AS、TA）变化主要受清食者行为调制而非直接尸体输入。磷有效性的显著提升对缺磷的旱地土壤具有特殊生态意义。尸体诱导的微环境变化（如食肉动物尸体的标记行为附加输入）可能形成养分循环正反馈。

5 结论

中食肉动物与草食动物尸体通过差异化的清食模式驱动土壤养分输入动态，在旱地生态系统中扮演互补的生态功能。清食群落结构、尸体滞留时间与组织化学性质的互作共同决定了动物源有机质输入的土壤效应路径，深化了对陆地生态系统物质循环多维度的理解。