土壤生物与可持续农业研究进展

农业的可持续发展是人类文明持续繁荣的重要保障。从原始农业到工业化农业的发展历程,是"自然力"不断削弱,"人为调控力"不断加强的过程。新兴的可持续农业,则希望将人为调控和自然过程协调融合,建立近自然的高效的现代农业体系。但是,面对土壤生物极高的多样性、生物和非生物过程的复杂互作及其高度的时空异质性,基于还原论的传统科学研究方法探究地下生态系统的"自然过程"困难重重。人为管理措施对农田生态过程调控的针对性和调控效果受到极大限制。尽管如此,土壤生物在生态系统服务中的作用已在世界范围内得到空前重视。如何充分发挥土壤生物在可持续农业中的作用,已成为现代农业研究领域的重要突破口。简述了土壤生物与可持续农业研究的学科发展历史,总结了农业管理措施对土壤生物及土壤食物网特征的影响,突出了土壤生物群落在可持续农业模式中土壤结构改善、土壤肥力提高和化肥农药减施等方面的积极作用;最后探讨了当前的研究难点和未来的研究方向,并对如何充分发挥土壤生物在现代农业中的贡献进行了初步的思考。认为:土壤有机质,土壤结构和土壤食物网以及三者的内在联系是可持续农业研究的关键。土壤有机质管理是调控土壤结构、土壤食物网及生态系统生产力的重要支点,但也是可持续农业模式不确定性的重要来源。基于同位素示踪等整体性分析方法,开展典型农田生态系统土壤食物网特征及其生态功能的系统研究,揭示农业模式、土壤食物网特征及生态系统生产力的关键联系,是充分发挥土壤生物在可持续农业中的积极作用的基础。     

中国两个气候过渡区森林土壤线虫群落的比较研究

为比较不同气候过渡区地带性森林土壤线虫群落结构和多样性,以南亚热带向中亚热带气候过渡区的石门台常绿阔叶林和北亚热带向暖温带气候过渡区的鸡公山落叶阔叶林为样地,探讨不同气候区土壤微食物网能流方式的差异。结果表明,石门台土壤线虫群落属数(S)、生物量(Biomass)、多样性指数(H')、丰富度指数(SR)、成熟度指数(MI)和结构指数(SI)在表层土壤(0~10 cm)均显著高于鸡公山。石门台的土壤线虫通路指数(NCR)均值高于0.5,而鸡公山的NCR均值小于0.5,说明前者土壤食物网可能偏向于细菌能流通道,而后者偏向于真菌能流通道,这也与食细菌线虫、食真菌线虫生物量的计算结果一致。可见线虫群落结构确实存在明显的南北差异,并较好地指示了土壤能流和养分循环状况。     

尖峰岭热带山地雨林海南特有木本植物群落结构

以海南尖峰岭4.8 hm ²的热带山地雨林原始林为研究对象, 分析了群落内海南特有乔、灌木植物(以下简称特有种)的物种组成、特有种种群的多度和径级结构特点, 分析了保留和剔除特有种对群落物种多样性指数的影响。结果表明, 在4.8 hm ²样地中, 共记录了胸径≥1.0 cm的个体36481株, 隶属于65科134属247种; 其中, 24种为特有种, 占样地内总种数的9.7%; 大多数特有种多度较小, 在群落发展中居从属地位。多数特有种对生境具有选择性, 分布区域相对狭窄, 种实以动物传播型为主。剔除特有种后, 导致群落的Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数极显著下降(p < 0.01), 对Simpson和Pielou均匀度指数影响不显著。由此可见, 特有种不仅对维持尖峰岭山地热带山地雨林的物种多样性具有重要的意义, 也具有较高的科学研究价值。     

陆地生态系统中马陆的生态功能

马陆是陆地生态系统中物种多样性极高的大型土壤无脊椎动物类群。作为营腐生动物, 马陆在陆地生态系统中具有不可替代的重要功能。通过大量取食及随后的肠道过程, 马陆在很大程度上决定着陆地生态系统凋落物的破碎、转化和分解过程, 从而驱动碳和关键养分元素的循环周转。然而, 目前对马陆生态功能的研究还非常有限, 远远落后于其他土壤动物类群(如蚯蚓等)。本文初步总结了马陆的生态功能: (1)通过破碎、取食凋落物来加速凋落物的分解。马陆偏好取食半分解的凋落物, 其同化效率受到凋落物来源、温度和凋落物中微生物含量的影响。(2)主要通过取食和排泄等活动影响养分循环。但对于马陆如何影响土壤碳循环, 存在两种不同的观点: 一是马陆粪球的分解速率比凋落物更快, 加速了碳的循环; 二是马陆粪球更难分解, 有助于碳的固存和稳定。马陆破碎凋落物后, 凋落物释放氮素进入土壤。此外, 马陆的活动也影响土壤磷的循环, 提高土壤中有效磷的含量。(3)调控微生物特性, 与蚯蚓也有互作关系。通过以上三个方面的总结, 展望了未来马陆的主要研究方向, 以期引起更多思考和研究。