加拿大一枝黄花入侵对土壤动物群落结构的影响

外来植物对入侵地土壤动物群落及理化性质影响的研究不仅有助于评估入侵植物对生态系统的影响,而且对探索外来植物入侵的土壤动物学响应机制尤为重要。为了了解加拿大一枝黄花对入侵地土壤动物的群落结构及理化性质的影响,本文分季节分层次对加拿大一枝黄花不同程度的入侵地进行取样,获得土壤动物9900个,隶属3门11纲14目,弹尾目和蜱螨类均为优势类群。入侵程度不同的样地中土壤动物个体数量和类群组成不同。土壤动物个体数量和类群数量表现为轻度入侵区＞中度入侵区＞重度入侵区;多样性指数和均匀性指数表现为轻度入侵区＜中度入侵区＜重度入侵区,优势度指数表现与前两指数相反。加拿大一枝黄花的入侵没有改变土壤动物表聚性特点。非度量多维标度排序分析表明,不同入侵程度下的土壤动物分为3类,即轻度入侵类、中度入侵类、重度入侵类。不同入侵区域土壤的pH、有机质含量、铵态氮、速效钾和速效磷差异显著(P＜0.05),土壤的含水量和温度差异不显著(P＞0.05)。灰色关联分析表明,入侵区域土壤铵态氮对土壤动物关联最大,有机质含量次之,再次是速效磷和pH,土壤含水量的影响最小。因而,加拿大一枝黄花的入侵,改变了入侵地土壤理化性质(尤其是对铵态氮的调控),进而改变了土壤动物的群落结构,创造了利于自身生长、竞争有利的土壤环境。     

紫茎泽兰(Ageratina adenophora)入侵对土壤微生物群落和理化性质的影响

外来入侵植物与入侵地土壤微生物群落的互作关系是影响外来植物入侵力和生态系统可入侵性的一个重要领域。因此,研究外来植物入侵对入侵地土壤微生物群落及其理化性质的影响不仅可以全面地评估入侵植物对生态系统的影响,而且对于探索外来植物入侵的土壤微生物学机制尤为重要。采用磷脂脂肪酸(PLFAs)和传统培养相结合的方法研究了外来入侵植物紫茎泽兰对入侵地土壤微生物群落结构的影响;同时研究了紫茎泽兰入侵对11种土壤理化因子的影响。结果表明紫茎泽兰入侵改变了土壤微生物群落结构,提高了土壤自生固氮菌、氨氧化细菌和真菌的数量;同时,显著地提高了土壤的有效磷、速效钾、硝态氮、氨态氮和土壤有机碳含量,降低了土壤总钾含量和pH值。土壤微生物不同生理类群的变化与土壤中植物可直接吸收利用养分的变化显著相关。紫茎泽兰在入侵地成功定殖后,可能通过改变土壤微生物群落结构,特别是增加了与土壤养分循环相关的微生物功能类群数量,进而提高了土壤可利用的养分水平,创造对自身生长有利的土壤环境。紫茎泽兰改变土壤微生物群落是其入侵的一部分,这种改变进而加速了土壤养分循环,可能增强了紫茎泽兰的养分吸收,进而促进其生长、竞争和扩张。     

大型土壤动物群落对短花针茅草原荒漠化过程的响应

土壤动物是草地生态系统的重要组分,对维持草地生态系统结构与功能的稳定性具有重要作用,研究土壤动物群落对草地荒漠化的响应有助于揭示地下与地上生态过程的联系,全面认识荒漠化的本质。选取鄂尔多斯高原西部未荒漠化(Ⅰ)、轻度荒漠化(Ⅱ)、中度荒漠化(Ⅲ)、重度荒漠化(Ⅳ)及极重度荒漠化(Ⅴ)5种短花针茅荒漠草原生境,采用手拣法对大型土壤动物群落进行了野外调查。共获得1门2纲6目25个土壤动物类群,优势类群为蚁科和金龟子总科幼虫,常见类群8个。结果显示,短花针茅荒漠草原大型土壤动物群落具有温带草原土壤动物群落的基本特征。在荒漠化进程中,大型土壤动物群落优势类群(蚁科和金龟子总科幼虫)未发生变化,但群落总个体密度和类群数显著下降(P0.01,P0.01),群落香浓多样性、丰富度和均匀度降低(P0.01,P0.01,P0.05),群落结构趋于简单。不同荒漠化生境土壤动物群落显示出明显的退化梯度,各土壤动物类群的分布揭示了它们对生境因子的偏好和响应模式的差异。短花针茅草原荒漠化对土壤动物垂直分布的影响具有由个体到类群、由表土层到下层的变化规律,但未改变土壤动物分布的表聚性。荒漠化导致的食物资源减少是蚁科动物个体密度变化的主要原因,轻度荒漠化(Ⅱ)最适宜蚁科动物生存,土壤全氮、有机质和地上生物量对步甲科和象甲科幼虫个体密度影响较大,重度荒漠化(Ⅳ)和极重度荒漠化(Ⅴ)生境将严重影响步甲科和象甲科幼虫的生存,但对金龟子总科和蜘蛛目动物个体密度影响不大。土壤动物与生境因子、生境及荒漠化进程之间的关系综合反应了草地生态系统退化过程。     

薇甘菊入侵对中小型土壤动物群落 结构特征的影响

薇甘菊是菊科假泽兰属的恶性杂草,在我国华南地区已成功入侵并造成严重危害.为了解薇甘菊入侵对土壤动物的影响效应,采用野外样地试验法对广州市火炉山森林公园薇甘菊入侵群落的土壤动物进行了调查.2009年4次采样共获得中小型土壤动物5206头,隶属于4门10纲19类,其中线虫类为优势类群,蜱螨目、弹尾目和轮虫是常见类群.薇甘菊入侵地中小型土壤动物群落结构特征发生了改变,与其他样区相比,入侵区中小型土壤动物的总个体数以及线虫类、蜱螨目的个体数显著增加,但中小型土壤动物类群数的变化不明显;在群落多样性方面,薇甘菊入侵区土壤动物群落的密度-类群指数显著提高,物种丰富度、优势度指数亦有所上升,但差异不明显,而均匀度、Shannon指数趋于下降;在群落相似性方面,薇甘菊入侵区与群落交错区的相似程度较高,与土著植物区的相似程度较低.薇甘菊入侵所引起的局部气候环境、凋落物、根系分泌物与土壤理化性质的变化可能是造成中小型土壤动物群落结构特征改变的主要原因.     

薇甘菊入侵对中小型土壤动物群落结构特征的影响

薇甘菊是菊科假泽兰属的恶性杂草,在我国华南地区已成功入侵并造成严重危害.为了解薇甘菊入侵对土壤动物的影响效应,采用野外样地试验法对广州市火炉山森林公园薇甘菊入侵群落的土壤动物进行了调查.2009年4次采样共获得中小型土壤动物5206头,隶属于4门10纲19类,其中线虫类为优势类群,蜱螨目、弹尾目和轮虫是常见类群.薇甘菊入侵地中小型土壤动物群落结构特征发生了改变,与其他样区相比,入侵区中小型土壤动物的总个体数以及线虫类、蜱螨目的个体数显著增加,但中小型土壤动物类群数的变化不明显;在群落多样性方面,薇甘菊入侵区土壤动物群落的密度-类群指数显著提高,物种丰富度、优势度指数亦有所上升,但差异不明显,而均匀度、Shannon指数趋于下降;在群落相似性方面,薇甘菊入侵区与群落交错区的相似程度较高,与土著植物区的相似程度较低.薇甘菊入侵所引起的局部气候环境、凋落物、根系分泌物与土壤理化性质的变化可能是造成中小型土壤动物群落结构特征改变的主要原因.     

灌木海桐(Pittosporum tobira)对土壤动物群落结构及多样性影响

为了研究单株植物通过影响微环境对土壤动物群落产生的影响,本文比较了绿化灌木海桐(Pittosporum tobira)树冠内外土壤动物群落及多样性的差异性.结果表明:海桐树冠下的大型土壤动物类群较多,群落密度较大;中小型土壤动物群落密度在树冠内外差异不明显,但树冠下中小型土壤动物稀有类群更多,群落结构更复杂.线虫密度在树冠外较大,蜱螨类密度在树冠内较大,其他类群差异不显著.结合环境因子分析,海桐树冠外土壤湿度较高有利于湿生类群生存,但受人为干扰较强,因而稀有类群较少;树冠下土壤湿度较小,旱生类群密度较大,受人为干扰较弱,因而稀有类群更丰富.研究表明,海桐树冠通过影响土壤环境对土壤动物群落组成和分布影响显著.     

豚草入侵对中小型土壤动物群落结构特征的影响

豚草(Ambrosia artemisiifolia)是菊科豚草属的恶性杂草,在我国华南地区已成功入侵并造成严重危害。为了解豚草入侵对中小型土壤动物群落的影响效应,采用野外样地试验法研究了豚草入侵地中小型土壤动物的群落特征。全年4次采样共获得中小型土壤动物4174头,隶属于4门11纲26类,其中线虫类为优势类群,蜱螨目和弹尾目是常见类群。结果显示,豚草入侵改变了中小型土壤动物群落的结构特征,入侵地中小型土壤动物的总个体数以及线虫类、弹尾目动物的个体数显著增加,但中小型土壤动物类群数的变化不明显;在群落的物种多样性方面,豚草入侵显著提高了群落的密度-类群指数,物种丰富度、优势度指数亦有所上升,但差异不明显,而均匀度、Shannon-Wiener指数则趋于下降;在群落相似性方面,入侵区与其它处理区的差异较小。豚草入侵所引起的局部气候环境、凋落物、根系分泌物与土壤理化性质的变化可能是造成中小型土壤动物群落结构特征改变的主要原因。     

不同入侵程度下飞机草对喀斯特地区土壤理化性质的影响

外来生物入侵威胁着全球的生物多样性和生态系统的功能,研究外来入侵植物对土壤理化性质的影响有助于理解外来入侵植物的入侵机制。以广西喀斯特地区飞机草（Chromolaena odorata）入侵生境为研究对象,比较分析了不同飞机草入侵程度下（对照、轻度入侵、中度入侵、重度入侵）土壤物理和化学指标变化特征。结果表明：随着飞机草的入侵程度加重,土壤容重显著增加,轻度入侵、中度入侵和重度入侵生境下土壤容重分别比对照增加了10.3%、16.7%、22.3%,土壤非毛管孔隙度、总孔隙度和土壤含水量显著降低,土壤毛管孔隙度无显著变化;飞机草入侵对土壤pH值无显著影响,随着入侵程度加重,土壤速效磷和速效钾的含量显著升高,在重度入侵生境下土壤速效磷和速效钾含量分别比对照增加了4.3倍、3.8倍,土壤全氮和有机质含量显著降低。飞机草入侵显著改变了土壤理化性状,导致喀斯特地区土壤物理结构退化,生态系统水土保持能力下降,同时飞机草通过改变土壤养分循环提高了土壤可直接利用养分的水平,创造对自身有利的土壤环境,进而促进其生长和扩散。     

放牧后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落结构与多样性

以中国科学院奈曼沙漠化研究站为依托,对不同放牧强度后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落进行了调查,分析了土壤节肢动物群落结构及其多样性变化,探讨了植被和土壤环境对土壤节肢动物群落的影响.结果表明: 无牧草地土壤动物种类丰富,个体数量较多,多样性最高;中牧后恢复草地土壤动物个体数量少,但主要类群较多,分布较均匀,多样性较高;重牧后恢复草地土壤动物主要类群少,但个体数量多,多样性较高;而轻牧后恢复草地土壤动物分布均匀性最差,多样性最低.植物个体数、高度及盖度和土壤酸碱度是影响不同放牧强度后恢复草地土壤动物种类和个体数量分布的主要因素.说明沙质草地经过12年的围封可以一定程度上恢复土壤动物群落,而放牧干扰对土壤动物群落的负面影响是长期的.     

黄顶菊入侵对不同生境地表土壤动物群落的影响

选择发生外来入侵植物黄顶菊(Flaveria bidentis)的林地、荒地和沟渠作为研究对象,探讨黄顶菊入侵对地表土壤动物群落的影响。调查采用陷阱法,于2012年4月26日—9月17日,每隔2周取样一次,3种生境共捕获地表土壤动物439515头,隶属3门7纲21目。蚁科在3种生境中均为优势类群,其余类群的相对多度较小。黄顶菊植株能够为蚁科、等足目、蟋蟀科和蜘蛛目等喜好阴凉湿润环境的地表土壤动物类群提供栖息地,从而对地表土壤动物群落结构及多样性产生影响;且该影响主要与黄顶菊自身的生长状况有关,在长势较弱的林地生境影响较小,而在长势较强的荒地和沟渠生境影响较大,这在黄顶菊生长盛期尤为明显。综上所述,黄顶菊入侵3种生境后可能通过影响微生境小气候从而改变地表土壤动物群落结构,并引起地表土壤动物多样性的升高。     

高原鼢鼠干扰下高寒草甸大型土壤动物多样性对环境因子的响应

为研究高寒草甸大型土壤动物群落组成和分布对环境因子的响应,选取祁连山东段的甘肃省天祝县高原鼢鼠典型分布区域,以鼠丘密度代表干扰强度设置4个干扰区。调查各干扰区植被群落特征、土壤理化性质、大型土壤动物类群组成及其数量,采用约束性排序方法分析环境因子对大型土壤动物类群组成和分布的影响。结果表明：高原鼢鼠干扰下高寒草甸大型土壤动物优势类群为瓦娄蜗牛科、象甲科和短角亚目幼虫;极重度干扰区大型土壤动物类群的丰度、丰富度、Shannon指数显著高于重度干扰区（P<0.05）;多元回归分析表明大型土壤动物类群丰度、丰富度和Shannon指数与土壤温度呈显著负相关（P<0.05）,丰富度与土壤含水量呈显著负相关（P<0.05）,丰度与土壤紧实度呈显著负相关（P<0.05）,丰富度和Shannon指数与植物Shannon指数呈显著负相关（P<0.05）;冗余分析和偏冗余分析表明,土壤温度、紧实度和含水量是影响高寒草甸大型土壤动物类群组成和分布的主要环境因子。     

黑龙江不同玉米秸秆还田方式下土壤动物群落结构及其对秸秆降解的影响

以黑龙江省海伦市典型黑土耕地为试验样区,研究黑土区不同秸秆还田方式下土壤动物群落结构特征及其在秸秆降解中的作用。实验选取6目、30目、260目降解袋,设置5个处理:17kg玉米秸秆+2kg水还田+含微生物100%浓度催腐剂(样方A)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田+含微生物50%浓度催腐剂(样方B)、原始样方(样方C)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田(样方D)、17kg玉米秸秆+2kg水还田(样方E),并于2009—2011每年9月份测定不同样方的玉米秸秆降解率和微生物数量。结果表明:所有样方累积秸秆降解率都达55%以上,秸秆降解率从高到低排序依次为:样方A>样方B>样方C>样方D>样方E;对秸秆降解起主要作用的动物类群为中小型土壤动物中的甲螨亚目、中气门亚目和节跳虫科,约占土壤动物个体数的86.70%;不同处理样方中,土壤动物群落结构相似;相同处理样方中,不同规格的降解袋中土壤动物个数与类群差异显著(P<0.001);不同孔径降解袋中土壤动物的个数、类群数、多样性基本都与秸秆降解率呈正相关,进一步表明土壤动物对秸秆降解具有促进作用。     

高原鼢鼠干扰强度对祁连山东段高寒草甸大型土壤动物功能群特征及空间分布的影响

为明晰高原鼢鼠干扰对大型土壤动物类群分布和功能群特征影响,选取祁连山东段高原鼢鼠典型分布高寒草甸,依据鼠丘密度将研究区划分4个干扰梯度,调查各干扰区植物、群落结构、土壤理化性质和大型土壤动物功能群组成。采用冗余分析方法探讨植物土壤因子对土壤动物功能群组成和分布的影响。结果表明：研究区植食性土壤动物为优势功能群,极重度干扰区植食性功能群丰富度和Shannon多样性指数显著高于中度和重度干扰区(P<0.05);高原鼢鼠干扰对高寒草甸土壤动物群落稳定和相似性影响较小;冗余分析表明土壤温度、紧实度、全氮和全钾以及莎草科生物量和植物物种均匀度均显著影响高寒草甸土壤动物功能群的空间分布(P<0.05),其中土壤温度对土壤动物功能群分布影响最为显著。     

城市化对土壤动物群落结构和多样性的影响

城市化进程加快带来的环境挑战正威胁着地球上的生物多样性。土壤动物是生物多样性的重要组成部分, 对维持土壤健康及城市生态系统稳定性具有重要意义。近年来, 城市土壤动物群落结构和多样性的研究已经取得了一定进展, 但是仍缺乏系统的总结和综述。基于此, 本文梳理归纳了国内外已有的相关文献, 总结了城市化影响土壤动物的主要途径, 并阐述了城市中不同体型大小的优势土壤动物类群对城市化的响应。本文建议未来应利用分子生物学手段深入解析城市土壤动物多样性, 明晰城市土壤食物网的结构与功能, 关注土壤动物群落的保护与恢复, 揭示城市土壤动物肠道微生物组特征, 并挖掘城市土壤动物抑制人类致病菌的潜力, 以期为城市生物多样性保护、生态系统稳定和人类健康维持提供相关科学依据。     

Fertilization alters the abundance but not the diversity of soil fauna: A meta-analysis

Aim

Soil fauna, a functionally important group of soil organisms, are greatly affected by fertilization. However, it is still debated whether and how fertilization affects the soil faunal community. Here, we aimed to synthesize the global patterns of soil fauna communities in response to fertilization in terrestrial ecosystems.

Location

Global.

Time period

1997–2021.

Major taxa studied

Soil fauna.

Methods

We examined the effects of fertilization on the abundance, number of groups and Shannon diversity of soil fauna by synthesizing 1218 observations based on 39 published studies. We also explored the associations between fertilization-induced changes in the soil faunal community and changes in soil and microbial properties.

Results

Fertilization increased the abundance of soil fauna by 56.3%, without significantly affecting the number of groups and the Shannon index. The type of fertilizer affected the responses of soil faunal abundance, and the effects of fertilizer type were altered by climate zones, ecosystem types and soil depths. Both organic and organic–mineral fertilizer treatments significantly increased the abundance of soil fauna in most climate zones, ecosystem types and soil depths, whereas mineral fertilizer treatment had no such effect. Additionally, we found inconsistent responses of soil fauna to fertilization among different taxonomic groups, not only at the order level but also at the class level, providing evidence for the idiosyncratic nature of the effects of fertilization on soil fauna. Furthermore, our regression analysis showed that changes in food resources, including soil nutrients and microbes, were crucial controls for the response of soil faunal abundance to fertilization.

Main conclusions

Fertilization generally increased soil faunal abundance at the global scale by affecting food resources, and the effects of fertilization were dependent on the specific soil fauna and type of fertilizer. We suggest the use of organic or organic–mineral fertilizers, rather than mineral fertilizers, to increase the benefits on specific soil fauna.     

铜尾矿废弃地土壤动物多样性特征

土壤动物的恢复、群落演替及其多样性对于铜尾矿废弃地的生态重建具有重要意义.为了解铜尾矿废弃地土壤动物群落多样性特征,在铜陵市铜尾矿区设置4个样地23采样点,共捕获土壤动物4622只个体,隶属5门10纲18目29类.结果表明,铜尾矿自然废弃地与其对照组土壤动物多样性差异明显,自然废弃地土壤动物丰富度指数d、大型土壤动物密度、中小型土壤动物密度、多样性指数H'和D·G指数均小于其对照组且存在显著差异.而复垦废弃地中小型土壤动物密度和D·G指数小于其对照组且存在显著差异,多样性指数H'大于其对照组且差异极显著,其他土壤动物群落指标与其对照组均无显著差异.相似系数q表明,外围林地间土壤动物群落相似性最大,其次是复垦废弃地与外围林地间,自然废弃地与其它3个样地间相似性最小.从垂直分层来看,复垦废弃地土壤动物表聚性强于自然废弃地,尾矿废弃地表聚性强于外围林地.灰色关联分析表明,铜尾矿区土壤理化性质与土壤动物群落结构指标关系密切,其中最重要的因素是土壤含水量和总钾含量,重金属全镉含量也不容忽视,植被因素和土壤全铜含量对土壤动物的影响相对较小.由此可见,土壤含水量、土壤基质的优劣、土壤有机质与营养元素的含量等因素限制了铜尾矿废弃地土壤动物的恢复与重建,而这些因素的改善主要归功于尾矿废弃地的土地复垦和作物种植.所以,尾矿废弃地的复垦与利用有利于土壤动物的恢复与重建.     

Spatial Prediction of Invasion Success Across Heterogeneous Landscapes using an Individual-Based Model

The limited resources available for managing invasive plant species in native ecosystems and the magnitude of the problem make it essential that we develop methods to prioritize sites for management efforts. We used the individual-based simulation model ECOTONE in conjunction with climate and soil texture data to identify grassland site types where the invasive perennial forb Acroptilon repens is likely to be successful, and to create a threat map indicating the most vulnerable regions of Colorado. Acroptilon repens has the potential to become most abundant in dry areas with fine-textured soils. This information can be used to direct management efforts towards the areas at greatest risk, allowing the most effective use of limited resources. The most common approach for identifying invasible regions has been to extrapolate from the locations of existing invasions to find similar sites. Two major drawbacks to this method are the lack of consideration of the role of the existing plant community in inhibiting or facilitating invasion, and the assumption that the invading species is at equilibrium with the environment. The combination of an individual-based simulation model and a geographic information system provides a flexible tool to investigate the community and regional dynamics of invasive plant species.     

新疆玛纳斯河流域土壤螨类群落多样性

为探究玛纳斯河流域不同生境土壤螨类群落多样性及其时空特征,采用野外采样和改进的Tullgren法采集土壤螨类进行分类鉴定及比较分析。结果,共采集土壤螨类33208只,隶属4亚目86科140属。其中Ceratozetes和Oribatula为优势类群。不同垂直带生境土壤螨类个体数量和类群数量之间差异显著(P0.05),个体数依次为ⅥⅪⅧⅨⅠⅩⅦⅣⅤⅡⅢⅫ。垂直分布表明不同土层间的个体数差异极显著(P0.01),土壤螨类主要集中分布于表层土壤。不同生境土壤螨类在不同季节均有显著差异(P0.05),个体数依次为9月4月7月11月。在12种不同生境之间土壤螨类群落多样性指标均有显著差异(P0.05),Shannon-Wiener多样性指数(H)依次为ⅠⅤⅣⅥⅢⅩⅡⅨⅧⅦⅪⅫ,而Margalef(M)丰富度指数依次为ⅠⅥⅢⅩⅪⅧⅤⅣⅦⅡⅨⅫ。不同生境土壤螨类群落间的相似性处于中等不相似。结果表明研究流域不同垂直带生境土壤螨类群落多样性具有明显的生境和季节变化特征。     

上海大金山岛植被功能组成对草本植物、土壤动物和细菌多样性的影响

揭示植物群落对土壤动物和微生物多样性的上行调控效应有助于理解不同营养级生物多样性的维持机制。以往的研究主要集中在植物物种多样性对土壤动物和微生物多样性的影响,而关于植被功能组成自下而上的影响研究较少。以上海大金山岛13个植物群落为对象,在分析落叶木本植物占比与树木和草本物种多样性,以及土壤动物和细菌多样性的关系基础上,利用结构方程模型区分了落叶木本植物占比对土壤动物和细菌多样性的直接与间接影响效应。结果显示：落叶木本植物占比不仅分别对草本物种多样性和土壤动物多样性分别产生直接正效应和负效应（P<0.01;P<0.05）,也会通过草本物种的级联效应间接的降低地下土壤细菌多样性（P<0.10）。然而,木本植物多样性仅与草本物种多样性显著正关联（P<0.10）,与土壤动物和细菌多样性无显著关联（P>0.10）。该研究结果表明,相较于木本植物多样性,落叶植物占比在中亚热带北缘森林生态系统不同营养级生物多样性维持格局中扮演着更为重要的角色。