东北黑土区是我国耕地资源集中分布的地区,是世界三大黑土带之一,土地面积达到103万平方公里。东北黑土区的耕地面积占全国耕地总面积的22.2%,年粮食总产量占全国20%左右,在农业上具有举足轻重的作用。近年来,由于自然环境遭到破坏,土壤生物多样性发生了急剧的下降,其中栖息地的破碎化和农业集约化是造成这一现象的主要因素。生物多样性的下降严重影响了耕地生产力和区域生态系统服务功能。因此,维持土壤生物多样性、揭示土壤动物空间分布格局,是实现黑土资源可持续利用的关键科学问题之一。目前,土壤动物空间分布格局的研究多围绕单一尺度进行分析,难以准确表征不同空间尺度的群落分布,土壤动物多样性维持机制研究进展十分缓慢。同时,农田生物多样性下降是自然和人为因素共同作用的结果,其中不合理的土地利用是降低土壤动物的重要因素之一。而以往的研究局很少从土壤动物角度进行分析,不足以全面揭示黑土区问题的严重性。针对以上问题,建立土壤动物生态监测站,对地上-地下土壤动物进行统一监测分析,以此来揭示不同空间尺度土壤动物群落变化并制定土壤动物多样性维持和保护政策,可以为东北黑土的生态管理提供理论和数据支撑。本文选择东北典型黑土分布区为研究区,从不同空间尺度（局域尺度和区域尺度）开展长期耕作制度下的农田土壤动物空间格局、多样性维持机制以及土壤动物多样性分析。通过蒙特尔检验调查不同纬度（北安-呼兰-德惠）大型土壤动物群落分布与环境因子的关系,为土壤动物群落空间分布提供数据支撑;并将集合群落概念引入土壤动物多样性维持机制,实现不同空间尺度土壤动物群落分析,识别格局背后的机制;通过beta多样性分解,为土壤动物保护区及关键类群提出针对性措施和建议;最终将生活在不同土层深度的土壤动物群联系起来,为黑土的生态管理提供政策建议和理论支撑。研究取得的主要成果及结论如下:（1）不同纬度农田的大型土壤动物空间分布特征调查不同纬度土壤动物群落的水平及垂直结构是土壤动物多样性维持和保护的关键。本研究在东北黑土区北安、呼兰以及德惠进行实验调查,分析大型土壤动物群落水平分布和垂直结构,旨在揭示东北黑土区大型土壤动物群落分布情况。研究表明,大型土壤动物的个体密度、丰富度和多样性指数随土层深度的增加而呈递减变化。大型土壤动物的个体密度和丰富度指数未随纬度的升高而呈现规律性的变化趋势,不同地区间的大型土壤动物的群落结构指标均无显著性差异,说明多数类群在东北黑土农田不同纬度的大环境中具有一定的适应性。（2）不同空间尺度地表大型节肢动物多样性维持机制空间尺度是生物多样性空间分布的重要影响因素,了解不同空间尺度下生物多样性维持机制一直是生态学研究的核心。本研究基于对长期耕作的黑土农田地表节肢动物多样性分布格局进行研究,应用“集合群落”理论解决局域和区域尺度下土壤动物多样性维持的机制。研究表明在区域尺度上三个地区的节肢动物物种组成各不相同,而在局域尺度,每块样地的物种组成相似。农业景观中不同空间尺度的集合群落结构由三组不同的解释因子驱动,即环境筛选、扩散限制和生物间相互作用。其中扩散限制和环境筛选在区域尺度上有主导地位;而生物间相互作用不是局域尺度地上大型土壤动物集合群落的重要驱动力。因此我们提出一系列土地管理措施,来提高区域的土壤生物多样性,比如可以通过增施可利用营养元素和增加土地景观异质性来实现农田生物多样性增加。（3）地下中小型土壤动物保护区研究与大型哺乳动物相比,土壤动物因为个体较小经常被人忽视。但土壤动物数量繁多,在生态系统中起着物质循环、能量流动的重要功能。近年来,由于东北黑土质量下降,土壤生物的多样性也发生骤降。因此,有必要呼吁建立土壤动物保护站,防止土壤动物多样性下降。基于beta多样性在生态学和保护学中的重要应用作用,我们利用beta多样性来进行土壤动物多样性保护站选址和保护类群的筛选。一般来说,beta多样性越高越具有保护价值。研究发现,黑土区土壤动物beta多样性反映了北安、呼兰和德惠间物种组成差异占42%,而功能差异却达到了 89%之高。说明三个地区物种功能组成具有重大差异。因此,我们应在东北黑土区建立多个不同的保护站,而非在区域尺度上设立较大的保护区。同时引起功能beta多样性变化的主要原因是物种高转换部分引起的,因此在进行土壤生物多样性保护时,应多加关注关键种（各地区独有的物种,而非三个地区共享物种）,可以适当减少关注三个地区共享物种。本文针对性地提出东北黑土区土壤生物多样性保护的建议,为黑土区土地资源的可持续利用科学依据。（4）地上和地下生态系统的相互作用关系土壤动物群不仅包括栖息在地表的大型节肢动物,还包括一些以碎屑和真菌为食的中小型土壤动物。这些土壤生物垂直分布在土壤的不同深度,地表土壤动物可以从地上植物的光合作用获得能量,另一部分生活在地下的土壤中小型土壤动物对植物凋落物进行分解,将有机碳分解成不同的状态结合进入土壤有机物质中,形成生态系统的一个重要循环。这种地上-地下生态系统相互作用,对于维持生物多样性和保护具有重要价值。研究发现土壤动物群落的丰度、多样性、组成均受到植物种类、植物多样性和组成影响。因此,可以通过栽种树木、灌木或减少土壤侵蚀有关的草地,建立生态缓冲带,增加农田土壤中的生物多样性。同时,应采取主动措施,在生态系统层面促进各种不同用地制度的结合,最大限度地减少对化肥、杀虫剂、除草剂和杀真菌剂的使用,确保生物多样性的可持续利用。