城市土壤微生物多样性研究进展

城市化对生物多样性的影响是当前生态学研究的热点之一, 引起了人们的广泛关注。土壤微生物多样性是城市生物多样性的重要组成部分, 对维持城市生态系统的健康稳定具有重要意义和作用。近年来, 已有研究关注城市土壤微生物群落结构及多样性, 回答了一些关键问题, 但缺乏系统的总结与论述。基于此, 本文分析了城市化对土壤微生物特性、群落组成、功能和多样性的影响, 总结了影响城市土壤微生物多样性的主要因素, 发现城市化改变了土壤微生物组成和功能, 并且对细菌和真菌多样性的影响存在差异, 城市环境因子通过直接和间接作用共同影响土壤微生物多样性。进一步探讨了城市土壤微生物多样性的维持与保护, 并对今后城市土壤微生物研究需要关注的问题进行了展望, 包括: (1)城市化对城市绿地土壤微生物多样性的影响机制; (2)城市土壤微生物多样性变化对生态系统多功能性的影响; (3)土壤微生物多样性与人类健康的关系。以期为城市土壤生物多样性保护研究提供参考。     

城市化对土壤生态环境的影响研究进展

城市土壤是城市生态系统中最重要的组成部分之一,发挥着重要的生态系统服务功能。在全球快速城市化的背景下,城市土壤受到人类活动的强烈干扰,土壤物理、化学性质发生改变,土壤退化与污染日益加重。城市土壤退化导致土壤动物生态特征与行为模式发生变化,城市景观格局与土地利用类型的变化强烈影响了土壤动物的栖息地,为土壤动物的生存与生物多样性带来潜在威胁;另一方面,城市化过程改变了土壤微生物群落组成与功能特征。城市化直接影响了城市土壤维持植物生长、土壤自然消减能力以及碳储存功能等重要的生态系统服务功能。针对城市化过程对土壤生态环境产生的一系列影响,需要采用科学的管理方式,改善土壤理化性质,提高土壤环境质量,保护和恢复土壤生物多样性,从而增强城市土壤的生态系统服务功能。     

我国土壤动物群落生态学研究综述

总结了我国土壤动物群落生态学研究的特点,即区域分布集中于中国东部、研究的生态系统类型广泛、研究角度多种多样与应用研究发展迅速。并从土壤动物群落与环境关系、土壤动物群落的组成和多样性、土壤动物群落结构、土壤动物群落功能、土壤动物群落演替与受干扰生态系统的土壤动物群落6个方面综述其最新研究成果。在此基础上指出我国土壤动物群落生态学中有待开拓的研究领域是基础研究、特色区域和生态系统的研究、土地覆盖/土地利用对土壤动物的影响研究、土壤动物多样性及其保护研究、土壤动物在土壤生态系统和陆地生态系统物质循环和能量流动中的作用研究、全球变化响应研究与土壤动物应用研究。     

土壤动物群落空间格局和构建机制研究进展

群落空间格局和构建机制一直是生态学研究的核心内容。在生物多样性严重丧失的背景下, 揭示群落空间格局及其构建机制, 有助于深刻理解生物多样性丧失的原因, 更有助于应对生物多样性保护等重大生态环境问题。然而, 陆地生态系统的研究多集中于地上生物群落, 对地下生态系统, 尤其是土壤动物空间格局和构建机制的研究尚不充分。事实上, 土壤动物多样性是全球生物多样性的关键组成之一, 是地下生态系统结构和功能维持的重要部分。对土壤动物空间格局和构建机制的研究, 能明确不同空间尺度条件下土壤动物多样性的维持机制。土壤动物群落常在多种空间尺度形成复杂的空间分布格局, 因此, 本文首先介绍了不同空间尺度主要土壤动物群落的空间自相关性特征, 阐述了土壤动物群落斑块和孔隙镶嵌分布的复杂空间格局。继而阐明这种空间格局主要受生物间作用、环境过滤和随机扩散的调控, 并说明这三个过程对土壤动物群落的调控能力和作用方式。作者提出, 这三个过程仍是今后土壤动物群落空间格局和构建机制研究的重点内容, 需要进一步加强以土壤动物为研究对象的群落构建理论的验证和发展。我国土壤动物群落空间格局和构建机制起步较晚, 希望本文能够促进我国土壤动物生态学相关领域的研究。     

南昌城乡不同绿地中小型土壤动物群落多样性及其影响因素

城市化是导致生物多样性下降及生境破碎的重要因素,土壤动物群落作为城市生态系统的重要组成部分,在改善土壤结构及肥力、促进生态系统物质循环等方面起着关键作用。为探究城市化进程中绿地中小型土壤动物群落分布特征及其对环境因子的响应机制,本研究沿南昌市城区-郊区-乡村梯度27个绿地样方为对象,调查样方内植物信息、土壤理化性质和中小型土壤动物群落分布特征。结果表明：共捕获土壤动物1755头,隶属于2门11纲16目,其中,优势类群为弹尾纲、寄螨目和真螨目,个体数占比达81.9%;土壤动物密度、Shannon多样性指数和Simpson优势度指数均表现为郊区显著高于乡村。城乡梯度中绿地中小型土壤动物的不同营养级结构差异较大,植食者和大型捕食者在乡村占比最多,而在其他地区占比较小。冗余分析表明,冠幅、林分密度、土壤全磷是影响研究区绿地中小型土壤动物群落分布的主要环境因子,解释率分别为55.9%、14.0%、9.7%。非度量多维尺度分析说明,城乡梯度绿地中小型土壤动物群落特征呈现一定差异,地上植被因子是土壤动物群落特征差异的主导因素。本研究补充了南昌城市生态系统的研究体系,为维持土壤动物多样性和城市绿地建设...     

土壤动物群落研究进展

许多研究表明:土壤动物群落与土壤环境有密切关系,土壤动物的群落结构、功能在土壤生态系统中有不可替代的重要作用,是系统正常运行的关键环节,土壤动物逐渐成为生态学和土壤学领域研究的热点之一。本文介绍了我国土壤动物区系研究进展,从群落结构、群落功能和群落演替三个方面分析了国内外土壤动物群落在森林和农业生态系统中最新研究现状,内容包括土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系等几个方面,最后从全球环境变化、土壤生态系统过程和土壤生物多样性保护等三个重要领域提出土壤动物群落研究展望和建议。     

白三叶(Trifolium repens)入侵对城市草坪生态系统土壤动物的影响

土壤动物是土壤生态系统中十分活跃的生物类群之一,也是城市草坪生态系统的重要组成部分。由于外来植物白三叶入侵,草坪土壤动物可能受到直接或间接的影响,进而改变城市草坪生态系统功能及过程。研究白三叶入侵对城市草坪生态系统土壤动物的影响,可为进一步了解外来植物入侵机制及城市草坪的建植养护提供理论依据。采用野外调查的试验方法对4种不同入侵程度下城市草坪的土壤动物群落特征和土壤理化性质进行了研究。结果如下：4种不同入侵程度的草坪样地共捕获土壤动物30099只,隶属于19目43科,其中小杆科、线蚓科和跳虫科为优势类群;土壤动物个体数量和类群数量整体表现为中度入侵 > 轻度入侵 > 对照 > 重度入侵,符合中度干扰假说;土壤动物个体数量和类群数量的季节动态主要表现为夏秋较高,冬春较低。CCA分析显示,土壤理化因子中铵态N对土壤动物影响相对较小,可能与白三叶改善了草坪土壤的供N水平并使其不成为土壤动物分布的限制因子有关;同时,土壤理化因子对土壤动物优势类群影响较小,而主要影响常见和稀有类群。总体而言,一定程度的白三叶入侵增加了土壤动物群落的多样性,但当达到重度入侵时,白三叶形成单优群落,减少了植物多样性,进而使土壤动物可获得的生活资源减少,土壤动物群落多样性呈下降趋势;白三叶入侵后通过改变土壤理化性质,影响到土壤动物常见和稀有类群,并最终改变草坪土壤动物的群落结构。     

城市景观格局对土壤动物多样性的影响研究进展

城市扩展是导致生境破碎化和生物多样性下降的重要原因之一,强烈改变城市景观,也改变生态过程。土壤动物是城市生态系统的重要组成部分,可对快速城市化进程及其带来的影响做出相对灵敏的响应,具有典型的环境指示作用。城市生态系统的干扰因素较复杂,土地利用类型不能完全反映土壤动物局地生境差异,这使得城市景观格局对土壤动物多样性的影响问题长期以来缺乏系统研究。为了解决城市化导致的生境丧失与土壤动物多样性保护的矛盾,本文探讨了不同城市化梯度区景观格局对土壤动物多样性的影响研究进展,试图揭示景观尺度多种生境类型的土壤动物分布规律,为城市土壤动物多样性保护提供一种新的思路,丰富城市景观生态学的研究内容。     

基于Meta分析的中国西南喀斯特地区土壤动物群落特征研究

我国西南喀斯特地区环境容量小、生态系统变异敏感度高、灾变承受能力低,是典型的生态环境脆弱区。土壤动物是陆地生态系统的重要组成部分,对生态系统功能和稳定性具有重要的意义。通过Meta分析研究西南喀斯特地区土壤动物群落特征,得到如下结果:本区域土壤动物隶属于5门15纲31类;中小型土壤动物平均密度6.0×10~3—1.9×10~4m~(-2);中小型土壤动物密度和类群数表现为夏秋高、冬春低,土壤动物表聚性明显;喀斯特石漠化显著降低中小型土壤动物的密度和类群数量。本研究的结果表明,我国西南喀斯特地区土壤动物类群数量较为丰富,个体密度较低但可能被低估。在今后喀斯特地区生物多样性保护和脆弱生态系统的恢复工作中,应注重土壤动物群落的相关研究。     

青藏高原高寒草地地下生物多样性: 进展、问题与展望

栖息于土壤中的微生物和微型动物种类繁多、数量巨大, 在对地上生物多样性的调控和在生态系统功能与服务的维系中, 具有举足轻重的作用。虽然对土壤微生物以及土壤动物已经开展了广泛的调查, 但是整体上对于地下生物多样性的分布格局、驱动机制及其对全球变化的响应与适应过程, 仍缺乏深刻的认识。青藏高原是全球变化的敏感区域, 其中高寒草地是高原最主要的植被类型, 占高原面积的60%左右, 在高寒生态系统生物多样性维持中具有重要意义。近年来, 已有大量研究关注于高寒草地地下生物多样性, 但是缺乏系统的总结与论述。基于此, 本文从细菌、真菌、古菌、线虫、节肢动物五大土壤生物类群出发, 阐述了青藏高原高寒草地的地下物种丰富度、分布格局及其影响因素, 重点探讨了它们对气候变化和人类活动的响应, 并就未来高寒草地地下生物多样性亟需关注的关键问题进行了展望, 包括: (1)地下各个生物类群的分布格局、各类群之间的联系及驱动机制; (2)地上与地下生物多样性耦联的机制; (3)地下生物多样性对生态系统功能和健康的影响; (4)地下生物多样性的调控实验研究。     

城市生物多样性分布格局研究进展

城市生物多样性分布格局由自然生态环境和城市化过程所决定;其动态和机理与自然生态系统迥然不同.城市生物多样性为城市生态系统提供了诸多生态系统功能和服务,对改善城市环境、维持城市可持续发展有着重要的意义和作用.城市化过程深刻改变了城市的生物多样性分布格局,导致了诸如本地物种多样性降低、外来物种多样性增加、物种同质化等一系列问题.近年来,城市生物多样性受到学界高度关注,大量研究结果既回答了一些关键性问题,又提出了诸多新的论题和挑战.分析了当前城市生物多样性分布格局研究的若干热点问题,总结了影响城市生物多样性格局的主要因素,探讨了城市生物多样性格局研究方法的关键问题,指出了未来城市生物多样性研究的发展方向,特别强调了城市生物多样性的生态系统功能研究在未来城市生物多样性研究中的重要地位.     

城郊生态系统土壤安全:问题与挑战

土壤作为地球表层系统物质和能量迁移转化的关键节点,其生态功能受到城市化快速发展的严重影响,土壤安全面临严峻的挑战。城郊生态系统受到城市和乡村的双重影响,具有复杂的景观结构和剧烈的动态变化,土壤安全问题更为突出和复杂。基于文献计量学方法,对1990—2017年发表的相关文献进行了统计,梳理和总结了城郊生态系统土壤安全研究的趋势和热点问题,对城郊生态系统中土壤安全面临的问题,及其特殊性、复杂性进行了重点论述,明确了当前快速城市化发展过程中城郊土壤安全研究面临的问题和挑战。建议今后的城郊生态系统土壤安全研究应加强区域尺度上的综合和不同城市发展模式下地区之间的比较,明确城市扩张对城郊生态系统土壤安全的影响机制;建立和完善基于"土壤安全"的城郊生态系统服务评价框架,深入研究城郊生态系统格局-过程-服务之间的关系;明确解析城郊土壤主要污染物来源及其复合污染状况,并结合区域特征,因地制宜开展科学的生态规划,优化城郊景观格局,提升城郊地区土壤安全与生态系统服务功能;明确土壤安全在城郊生态系统可持续发展目标中的重要性,建立科学合理的管理政策。     

Research agenda on biodiversity and ecosystem functions and services in European cities

Cities are challenging environments for human life, because of multiple environmental issues driven by urbanization. These can sometimes be mitigated through ecosystem services provided by different functions supported by biodiversity. However, biodiversity in cities is affected by numerous factors, namely habitat loss, degradation, and fragmentation, as well as pollution, altered climate, and new biotic challenges. To better understand the link between biodiversity and ecosystem functions and services, we need to improve our mechanistic knowledge of these relationships. Trait-based ecology is a promising approach for unravelling the causes and consequences of biodiversity filtering on ecosystem processes and underlying services, but large gaps remain unexplored.Here, we present a series of research directions that are aimed at extending the current knowledge of the relationship between trait-based biodiversity and ecosystem functions and services in cities. These directions are based on: (1) improving urban habitat mapping; (2) considering often neglected urban habitats and ecological niches; (3) integrating multiple urban gradients; (4) using trait-based approaches to improve our mechanistic understanding of the relationships between biodiversity and ecosystem functions and services; and (5) extending the involvement of citizens.Pursuing these research directions may support the sustainable management of urban ecosystems and the long-term provision of ecosystem services, ultimately enhancing the well-being of urban populations.     

Fungal communities decline with urbanization—more in air than in soil

Increasing evidence suggests that degradation of biodiversity in human populated areas is a threat for the ecosystem processes that are relevant for human well-being. Fungi are a megadiverse kingdom that plays a key role in ecosystem processes and affects human well-being. How urbanization influences fungi has remained poorly understood, partially due to the methodological difficulties in comprehensively surveying fungi. Here we show that both aerial and soil fungal communities are greatly poorer in urban than in natural areas. Strikingly, a fivefold reduction in fungal DNA abundance took place in both air and soil samples already at 1 km scale when crossing the edge from natural to urban habitats. Furthermore, in the air, fungal diversity decreased with urbanization even more than in the soil. This result is counterintuitive as fungal spores are known to disperse over large distances. A large proportion of the fungi detectable in the air are specialized to natural habitats, whereas soil fungal communities comprise a large proportion of habitat generalists. The sensitivity of the aerial fungal community to anthropogenic disturbance makes this method a reliable and efficient bioindicator of ecosystem health in urban areas.Subject terms: Community ecology, Fungal ecology     

The effects of urbanization on pollinators and pollination: A meta-analysis

Urbanization is increasing worldwide, with major impacts on biodiversity, species interactions and ecosystem functioning. Pollination is an ecosystem function vital for terrestrial ecosystems and food security; however, the processes underlying the patterns of pollinator diversity and the ecosystem services they provide in cities have seldom been quantified. Here, we perform a comprehensive meta-analysis of 133 studies examining the effects of urbanization on pollinators and pollination. Our results confirm the widespread negative impacts of urbanization on pollinator richness and abundance, with Lepidoptera being the most affected group. Furthermore, pollinator responses were found to be trait-specific, with below-ground nesting and solitary Hymenoptera, and spring flyers more severely affected by urbanization. Meanwhile, cities promote non-native pollinators, which may exacerbate conservation risks to native species. Surprisingly, despite the negative effects of urbanization on pollinator diversity, pollination service measured as seed set is enhanced in non-tropical cities likely due to abundant generalists and managed pollinators therein. We emphasize that the richness of local flowering plants could mitigate the negative impacts of urbanization on pollinator diversity. Overall, the results demonstrate the varying magnitudes of multiple moderators on urban pollinators and pollination services and could help guide conservation actions for biodiversity and ecosystem function for a sustainable future.     

试论土壤线虫多样性在生态系统中的作用

土壤线虫的物种多样性和功能群丰富, 不同功能群的土壤线虫取食习惯也不一样, 而土壤线虫取食习惯的多样性以及它们自身的一些属性决定了它们在土壤中与其他生物之间关系的复杂性。土壤中不同生物之间的相互作用决定了土壤食物网的复杂性, 进而影响着土壤生态系统功能。然而, 有关土壤线虫的多样性与土壤生态系统功能之间的关系的研究还很不足。要全面了解土壤线虫在生态系统中的作用, 研究工作必须: (1) 结合室内模拟和野外控制实验; (2) 结合物种多样性调查和不同功能群的功能分析。     

The influence of biotic interactions on soil biodiversity

Belowground communities usually support a much greater diversity of organisms than do corresponding aboveground ones, and while the factors that regulate their diversity are far less well understood, a growing number of recent studies have presented data relevant to understanding how these factors operate. This review considers how biotic factors influence community diversity within major groups of soil organisms across a broad spectrum of spatial scales, and addresses the mechanisms involved. At the most local scale, soil biodiversity may potentially be affected by interactions within trophic levels or by direct trophic interactions. Within the soil, larger bodied invertebrates can also influence diversity of smaller sized organisms by promoting dispersal and through modification of the soil habitat. At larger scales, individual plant species effects, vegetation composition, plant species diversity, mixing of plant litter types, and aboveground trophic interactions, all impact on soil biodiversity. Further, at the landscape scale, soil diversity also responds to vegetation change and succession. This review also considers how a conceptual understanding of the biotic drivers of soil biodiversity may assist our knowledge of key topics in community and ecosystem ecology, such as aboveground–belowground interactions, and the relationship between biodiversity and ecosystem functioning. It is concluded that an improved understanding of what drives the diversity of life in the soil, incorporated within appropriate conceptual frameworks, should significantly aid our understanding of the structure and functioning of terrestrial communities.