黑龙江省不同纬度梯度农田大型土壤动物群落分布特征

沿着由高到低的纬度梯度,分别在塔河、带岭、帽儿山的农田生境选择研究样地,采用手捡法调查不同纬度农田生态系统大型土壤动物的群落组成、水平结构、垂直结构和多样性特征,并运用双变量相关分析及典范对应分析阐明土壤动物群落和环境因子的相互关系,旨在揭示黑龙江省不同纬度梯度农田大型土壤动物群落分布特征及其影响因素。调查共捕获大型土壤动物35类2339只,隶属于2门6纲14目35科。其中线蚓科(Enchytraeidae)、正蚓科(Lumbricidae)、步甲科(Carabida)、隐翅虫科(Staphylinidae)为优势类群,其个体数占总个体数的58.84%;常见类群为蚁科(Formicidae)、蜘蛛目(Araneida)和地蜈蚣目(Geophilomorpha)等8类,其个体数占总个体数的32.79%。结果表明:(1)水平分布上:大型土壤动物个体密度和丰富度(即类群数)的水平分布均表现为帽儿山带岭塔河,单因素方差分析表明大型土壤动物的个体密度和丰富度在不同纬度地区无显著差异。Shannon-wiener多样性指数(H')和Pielou均匀度指数(E)均为帽儿山带岭塔河;Simpson优势度指数(C)表现为塔河和带岭最高,帽儿山最少;Margalef丰富度指数(D)则是塔河最多,其次为帽儿山和带岭。(2)垂直分布上:3个不同纬度样地的农田土壤动物个体密度和丰富度在同垂直层次间不存在明显差异(P0.05)。除帽儿山5—10 cm土层土壤动物类群数量较表层增加之外,其他样地大型土壤动物个体密度和丰富度均随土层深度的增加而逐渐降低,表聚性明显。(3)与土壤环境因子关系上:双变量相关分析表明,不同纬度农田大型土壤动物的类群数、个体密度、多样性指数、均匀度指数和优势度指数与土壤p H值、有机质、全氮、全磷和速效磷均没有显著的相关性;典范对应分析(CCA)进一步表明,优势类群和常见类群对环境因子具有较强的适应能力,广泛的分布在3个样地内。研究表明,农田生态系统大型土壤动物的类群数、个体密度和多样性指数随纬度梯度的增加先增加后减少,但不同纬度间均无显著性差异。不同土壤动物类群受到环境变量的影响程度不同,在局地尺度环境因子对土壤动物的影响不容忽视。研究为区域尺度农田生态系统土壤动物空间格局和生物多样性维持机制研究奠定基础。     

中国土壤动物多样性监测: 探知土壤中的奥秘

土壤动物多样性变化及其对环境的指示作用已被学术界和政府决策部门高度关注。本文从土壤动物多样性监测的重要性及面临的挑战、国内外土壤动物多样性监测概况等方面进行了评述, 提出了未来、尤其是2016-2020年我国土壤动物多样性监测的目标、站点布局、样地设置、监测类群和指标等, 并讨论了在制定土壤动物多样性监测方案时需考虑的问题, 有助于在全国开展多点化土壤动物多样性及分布状况的监测工作, 建立标准统一、数据共享的土壤动物监测网, 提供完整的、可信的监测数据, 为国家生态文明建设提供科技支撑。     

我国森林动态监测样地的野生动物红外相机监测

<正>自2004年以来的10年中,中国森林生物多样性监测网络(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network,CForBio)参照世界热带森林研究中心(Center for Tropical Forest Science,CTFS)的监测规范和标准在全国陆续建立了至少12个森林动态监测样地(www.cfbiodiv.org/)。这些样地涵盖了我国不同纬度带的主要森林植被类型,已成为我国生物多样性长期监测与研究的重要平台。野生动物多样性是各个样地的重要监测内容,2009–2013年陆续有7个样地采用红外相机技术来监测兽类和地面活动鸟类的多样性。本专辑内以"森林动态监测样地"专题来     

中国土壤微生物多样性监测的现状和思考

土壤微生物多样性研究是整个生态系统研究中最薄弱的环节之一。高通量测序技术和生物信息学方法的快速发展极大地促进了土壤微生物多样性监测研究的深度和广度。目前世界范围内已经开展了一些综合的微生物多样性研究计划, 如地球微生物计划。这些计划存在的主要问题是缺少动态的监测、研究方法不统一、数据整合困难等。中国土壤微生物多样性监测网(Soil Microbial Observation Network, SMON)是中国生物多样性监测与研究网络(Chinese Biodiversity Monitoring and Research Network, Sino BON)的重要组成部分, 本文中我们对该监测网的建设提出了一些思考。在监测布局上建议选择我国南北水热梯度下的森林生态系统、东西降雨梯度下的草原生态系统、典型湿地生态系统及重要农田生态系统, 同时依托现已建成的生物多样性监测网络观测点或大样地, 布设监测样点, 利用现代环境基因组学和生物信息学技术, 重点围绕土壤微生物群落和功能基因组的组成与多样性, 开展长期定点的动态监测。监测的结果将以名录、数据集或图鉴的形式发布, 包括中国典型生态系统中土壤细菌、古菌、真菌与地衣、土壤宏基因组和重要功能基因的组成和多样性等数据, 同时建设土壤生物大数据平台, 达到监测数据的储存、查询、分析、下载、成图的功能。通过土壤微生物多样性监测, 将阐明我国重要森林、草地、湿地、农田生态系统中土壤微生物组成、多样性、功能基因的时空变化特征和驱动机制, 建立土壤微生物多样性变化与生态系统功能的关系及相关的模型, 预测全球环境条件变化下土壤微生物的演变规律, 为土壤微生物多样性资源的保护和利用提供科学依据。     

中国森林生物多样性监测网络(CForBio):二十年进展与展望

大型森林动态监测样地是研究群落尺度森林动态变化的最优途径之一。中国森林生物多样性监测网络(CForBio)始建于2004年,是全球森林生物多样性监测网络(ForestGEO)最活跃的组成部分之一。CForBio森林动态监测样地一般为20ha,同时建立3–5个1–3ha辅助样地,以统一技术规范对胸径≥1 cm的木本植物进行定位监测,旨在长期监测中国主要森林类型的生物多样性格局与动态,研究其形成和维持机制。本文简要介绍了CForBio的概况、主样地建设、数据共享、能力建设、基于长期监测数据的主要科学发现以及科学支撑和服务,夯实CForBio监测与研究、拓展专题网络并加强能力建设,可为以监测数据为基础的森林生物多样性保护管理决策以及国际履约提供科学依据。     

地埂植物篱对大型土壤动物多样性的影响

为了解地埂植物篱作为农田边界对于大型土壤动物多样性的影响,2006年冬季和2007年春季对桑园、桑埂、橘园、橘埂和农田大型土壤动物群落结构进行了调查,共获得大型土壤动物 4533只,隶属于3门、9纲、24类.结果表明,不同土地利用方式大型土壤动物群落的个体密度、类群数和DG多样性指数均存在显著差异.无论在冬季还是在春季,地埂植物篱桑埂和橘埂的个体密度、类群数和DG多样性指数均显著高于农田;冬季桑园和橘园的个体密度、类群数和DG多样性指数也显著高于农田.大型土壤动物群落的个体密度和类群数在垂直分布上与土壤含水量、全N和有机质含量的垂直分布规律一致,均随着土层深度的增加而递减.主成分分析表明,桑埂、橘埂和橘园的大型土壤动物群落组成与桑园和农田存在显著差异,桑园与农田也存在显著差异.地埂植物篱的存在对于大型土壤动物多样性保护具有重要意义.     

探讨我国森林野生动物红外相机监测规范

野生动物多样性是生物多样性监测与保护管理评价的关键指标, 因此对野生动物进行长期监测是中国森林生物多样性监测网络(CForBio)等大尺度生物多样性监测研究计划的一个重要组成部分。2011年以来, CForBio网络陆续在多个森林动态监测样地开展以红外相机来监测野生动物多样性。随着我国野生动物红外相机监测网络的初步形成, 亟待建立和执行基于红外相机技术的统一监测规范。基于3年来在我国森林动态监测样地红外相机监测的进展情况, 以及热带生态评价与监测网络针对陆生脊椎动物(兽类和鸟类)所提出的红外相机监测规范, 本文从监测规范和监测注意事项等方面探讨了我国森林野生动物红外相机监测的现状和未来。     

山西临汾市郊土壤动物生态分布特征

为了解临汾市郊土壤动物群落多样性及其生态分布特征,2009年4～10月间对山西省临汾市郊7个类型生境中(林地、农田、果园、道路绿化带、汾河滩涂废弃地、重金属污染区农田及林地)的土壤动物群落进行了调查,采用手拣法和干漏斗法,共捕获土壤动物个体5 842只,隶属4门9纲25目。优势类群为弹尾目、蜱螨目和膜翅目,常见类群14种,稀有类群8种。结果显示,土壤动物个体数量因季节不同呈现出一定规律性,即秋季春季夏季。土壤动物垂直分布上,非污染区的1、2、3号样地表聚性明显,中度污染区的4、5号样地表聚性不明显,重度污染区的6、7号样地出现了逆分布现象。在群落多样性指数方面,夏季除了均匀性指数外各项指数的波动比较大。在功能团方面,临汾市郊腐食性动物比例最高,尤其是在重金属污染区,腐食性动物占到了很大比例。而在绿色植物比较茂密的2号样地,植食性动物在数量上占优势。     

小麦-玉米轮作农田土壤螨多样性空间分布格局

以农田土壤动物长期监测样地为平台, 阐明土壤动物物种和功能多样性空间分布格局, 是揭示农田土壤动物多样性维持机制、提高农田土壤质量的重要基础。本试验于2020年10月, 对河南商丘农田土壤动物大型固定样地(9 ha)的210个采样点进行土壤样品野外采集和室内分离, 将土壤螨样品鉴定到种并测量其体长体宽数据, 以说明小麦-玉米轮作农田土壤螨多样性及其体长体宽的空间分布格局。结果表明: (1)共捕获成螨个体17,256头, 其中甲螨亚目为优势类群, 其个体数占总捕获量的94.67%; MGP分析表明样地甲螨群落属于P型, 说明受人为因素影响强烈; 生态位宽度和重叠度分析表明, 进化程度越高甲螨的生态位宽度越宽, 进化程度越相近甲螨之间的竞争越激烈。(2) Moran’s I分析显示, 在20-100 m的空间尺度上, 土壤螨群落、优势种的个体数和体长体宽多为显著正相关; 在220-300 m的空间尺度上, 部分为显著负的空间自相关。半方差函数结果表明, 甲螨群落物种数、个体数和体长体宽的空间变异主要受确定性过程影响, 中气门螨群落的空间变异由确定性和随机性过程共同影响。(3)土壤螨个体数与体长体宽存在显著弱的负相关关系, 这种关系普遍存在于土壤螨各群落与优势种中。本研究建议同时开展物种多样性和以体长体宽为代表的功能多样性空间格局研究, 对揭示土壤螨群落维持机制、保护土壤螨多样性具有重要意义。     

洞庭湖区不同土地利用方式下的土壤动物群落结构

2004年4月和7月,对洞庭湖区5种不同土地利用方式下土壤动物群落结构进行调查,以了解洞庭湖区湿地土壤动物多样性的基本情况,以及不同土地利用方式对土壤动物群落结构的影响。实验采得土壤样本270个,经分离后获土壤动物6282头,分属于5门、10纲、29类。通过对物种丰富度(S)、多样性指数(H)、均匀度指数(j)、相似度指数(q)和密度-类群指数(DG)几个多样性指标进行分析,结果表明农林间作的黑杨-苔草-菜地的物种丰富度、均匀度和密度-类群指数均显著高于其它生境,土壤动物多样性随土地利用方式和人为干扰程度的不同而存在很大差异。不同类型区的大、中、小型土壤动物的数量和组成有季节性变化,大型动物的类群组成在每个样地4、7月间均有很大差别,黑杨-苔草-菜地、黑杨-苔草地和稻田3个样地4月份蜱螨目数量均显著高于7月份;而弹尾目的数量仅在稻田4月份显著高于7月份,油菜-棉花 水稻地却是7月份显著高于4月份,其它样地无显著性差异;线虫数量仅在黑杨-苔草地和油菜-棉花 水稻地7月份的数量显著高于4月份。人类的农业生产活动导致土壤动物物种多样性降低,优势集中度提高,优势种突出,均匀性降低,形成了只利于少数几个种群栖息和生存的环境,土壤动物生物多样性受到影响,但适度干扰能提高土壤动物生物多样性。     

土壤生物多样性的研究内容及持续利用展望

土壤生物多样性是一个被忽视的研究领域,在该领域急需开展如下研究：（1）土壤生物多样性本底调查研究;（2）土壤生物多样性的功能与生理生态学过程研究;（3）土壤生物多样性的丧失机制与恢复研究;（4）土壤生物多样性的保护及其开发利用研究。同时,要适度地持续开发利用土壤资源生物（包括食用与药用土壤生物、天敌生物、根际微生物、微生物肥料及环境净化与指示生物）,这些领域都具有广阔的应用前景。     

Biodiversity of soil biota and plants in abandoned arable fields and grasslands under restoration management

The currently widespread abandoning of agricultural land use in Western Europe offers new opportunities for ecological restoration and nature conservation. This is illustrated for abandoned arable fields and for permanent grasslands cut for hay after the cessation of fertilizer application. Although initiated by a sudden reduction of nutrient input to the system, the changing nutrient supply from the soil is considered to be the main driving force of succession. The soil nutrient supply is affected by soil organisms, both directly (root symbionts and herbivores) and indirectly (nutrient mineralization from dead organic matter). It is argued that because of the close association of changes in species diversity with changes in the functioning of ecosystems, biodiversity has to be studied in an ecosystem ecology context.     

农业活动对生物多样性的影响

农业生产活动如土地的农业利用、耕作、作物间套种植方式、放牧、农药化肥的使用以及农业动植物遗传改良（包括外来种引入）等是农业生产力提高的重要途径,同时也是影响生物多样性的重要因素之一。土地的不合理开发利用易导致生境破碎、生物多样性下降;大规模的机械耕作导致土壤动植物区系的变化,甚至某些物种的消失;农药（除草剂、杀虫剂等）的高度使用使非靶标动植物受到伤害;品种改良、外来种的引入以及远缘外源遗传物质的利用（如远缘杂交和ＤＮＡ导入分子育种）在丰富了遗传多样性的同时导致农作物类型和品种的简单化、一些古老的地方种和农家种等传统资源丢失等;而一些合理的农业措施（间套作、实行有机农场等）将有利于生物多样性的保持。农业活动注重的是农业生产力的提高而往往忽视其对农业系统中野生动植物（包括有害和无害）的影响以及野生动植物在维持系统稳定和平衡的作用。本文论述农业活动对生物多样性的影响以及生物多样性保护对提高农业生产力的作用,启示人们采取合理的农业活动方式,合理管理有害生物,减少农业活动对生物多样性的负面影响。     

全球视角下的中国生物多样性监测进展与展望

生物多样性强烈的时空尺度依赖性和多层次性决定了生物多样性现状与变量的分析需要在不同生态系统进行多空间尺度、全面和连续的监测。因此, 构建生物多样性研究监测网络是生物多样性保护和研究的基础工作。近年来, 对地观测组织-生物多样性观测网络(GEO BON)、亚太生物多样性监测网络(APBON)等全球、区域以及国家尺度的生物多样性监测网络蓬勃发展。中国陆续在国家尺度上建立了针对生态系统和物种的长期监测网络, 其中, 中国生物多样性监测与研究网络(China Biodiversity Observation and Research Network, Sino BON)于2013年启动建设, 在我国主要生态系统和环境梯度设置30个监测主点和60个监测辅点, 目前已建成10个专项网对动物、植物和微生物进行监测, 并建立了以数据标准与汇交、近地面遥感为核心的综合监测中心。Sino BON打造了从地下、地面到森林林冠的多尺度、多类群(功能群)以及多营养级交互为重点的监测与研究平台, 为理解生物多样性变化趋势及其驱动因素、研究生物多样性维持机制, 以及国家履行《生物多样性公约》、保护生物多样性和生物资源提供详实可靠的生物多样性变化数据。为进一步支撑国家生物多样性治理能力、深化全球多样性保护合作, 我国生物多样性监测亟需在监测技术、监测区域、数据标准、综合信息平台等方向谋求更大的发展。     

生物多样性监测指标体系构建研究进展

生物多样性监测是为确定与预期标准相一致或相背离的程度,而对生物多样性进行定期或不定期的监视,目前已成为生物多样性研究和保护的热点问题。生物多样性监测指标则是一些简化的生物或环境特征参数,说明生物多样性现状和变化趋势,以及人类活动压力对生物多样性的影响,以促进科学界、政府和公众间的沟通,提高生物多样性管理水平。近10年来,国际组织、政府机构和各国学者对生物多样性指标体系的构建进行了大量的探索工作,取得了很多进展,其中有些指标已经应用于实际监测项目。本文综述了生物多样性监测指标筛选的一般标准和指标体系构建的主要理论,梳理目前已提出或应用的主要生物多样性监测指标,以期为我国构建国家或区域尺度生物多样性监测指标体系提供参考。在此基础上分析提出：生物多样性概念的泛化、指标含义模糊以及知识和数据的缺乏是构建生物多样性监测指标的主要困难。我国未来的生物多样性监测指标体系构建需要关注以下两个方面：（1）紧密联系实际,构建适应性的监测指标体系,加强对典型生态系统区域的监测;（2）发展经济社会发展方面的指标,分析生物多样性变化的驱动力,为生物多样性保护和区域可持续发展提供科学依据。     

生物声音监测研究在生物多样性领域的应用

声音是生物之间交流的重要手段,对生物声音的监测与分析是描述和评估生物多样性的新兴方法。这种方法不侵入和破坏自然环境,通过声音记录生态信息,并有效反映生物多样性的相关特征,是一种重要的生态工具。从声音角度探讨生物多样性的变化拓宽了多学科交叉的新思路,因此近年来被越来越多地应用于生态学研究中。本文阐述了利用声音监测评估生物多样性的主要理论基础和研究方法,从发声动物的生物多样性、声景的时空多样性两个方面介绍了相关领域的研究进展,列举了声音监测在评估土地利用变化、气候变化和城市化对生物多样性影响的应用实例。最后,对未来研究方向进行了展望,希望能进一步挖掘声音调查的发展潜力,为生物多样性的监测评估提供有效的借鉴和参考。     

整合空间信息在生物多样性丧失等研究中的重要性

无数证据表明,地球可能正经历着有史以来的第六次物种大灭绝。在这一背景下,研究生物多样性丧失机制及其对生态系统功能的影响具有重要意义。从先前的相关研究中,已逐渐清晰地认识到造成多样性丧失的几大机制,并对这些机制发生的空间尺度有了一定了解。然而,空间本身对多样性丧失研究的影响仍被该领域的很多研究所忽视。因为生物多样性丧失过程发生在不同空间尺度中,所造成的多样性丧失格局也具有不同的空间尺度特征。忽略空间信息很可能会对多样性丧失等相关研究造成很大干扰,甚至得出错误的结论,其结果也很难正确地运用于不同空间尺度的多样性保护当中。整合空间信息已成为当前生物多样性丧失研究,乃至整个生态学研究的前沿和热点之一。为促进这一趋势在国内的发展,将结合多样性丧失的估计与监测、几大多样性丧失机制(全球环境变化与生境片段化、生物入侵等)来阐述空间信息对当前及今后多样性丧失机制研究的重要性,并用实例展示未充分考虑空间信息而可能造成的后果。最后探讨我国当前科技条件下进行整合空间信息的生物多样性丧失等研究的可行性。     

Making the biodiversity monitoring system sustainable: Design issues for large‐scale monitoring systems

Abstract There is strong demand for information about the status of, and trends in, Australia's biodiversity. Almost inevitably, this demand for information has led to demand for a broad‐scale monitoring system. However, the decision to embark on a monitoring system should only be made once it has been established that a monitoring system is the optimal way to inform management. We stress the need to invest resources in assessing whether a monitoring system is necessary before committing resources to the design and implementation of the system. Current debate associated with the design of a biodiversity monitoring system has similarities to the debate within the range management profession in the early 1970s. The experience with range monitoring shows that large‐scale monitoring systems such as those being proposed will require considerable resources, recurrently expended into the distant future, but with only a limited ability to adapt to new demands. Those involved in any biodiversity monitoring system will need to understand the implications of investing in a long‐term monitoring programme. Monitoring sustainability will only be possible if the monitoring system is itself sustainable. We discuss a number of issues that need to be addressed before the system is at all sustainable. These attributes are a mix of biophysical, social and institutional attributes and highlight the view that monitoring systems of the type being suggested comprise an unusual mixture of attributes not found in typical scientific activity. The present paper is not a technical manual, but rather considers some of the design issues associated with designing and implementing large‐scale monitoring systems.     

A real‐world implementation of a nationwide,long‐term monitoring program to assess the impact of agrochemicals and agricultural practices on biodiversity

Biodiversity has undergone a major decline throughout recent decades, particularly in farmland. Agricultural practices are recognized to be an important pressure on farmland biodiversity, and pesticides are suspected to be one of the main causes of this decline in biodiversity. As part of the national plan for reduction of pesticides use (Ecophyto), the French ministry of agriculture launched the 500 ENI (nonintended effects) monitoring program in 2012 in order to assess the unintended effects of agricultural practices, including pesticide use, on biodiversity represented by several taxonomic groups of interest for farmers. This long‐term program monitors the biodiversity of nontargeted species (earthworms, plants, coleoptera, and birds), together with a wide range of annual data on agricultural practices (crop rotation, soil tillage, weed control, fertilizers, chemical treatments, etc.). Other parameters (e.g., landscape and climatic characteristics) are also integrated as covariates during the analyses. This monitoring program is expected to improve our understanding of the relative contribution of the different drivers of population and community trends. Here, we present the experience of setting up the 500 ENI network for this ambitious and highly complex monitoring program, as well as the type of data it collects. The issue of data quality control and some first results are discussed. With the aim of being useful to readers who would like to set up similar monitoring schemes, we also address some questions that have arisen following the first five years of the implementation phase of the program.     

探讨监测传粉者的方法

种子植物的有性生殖依赖于花粉传递, 传粉者是花粉传递的媒介。传粉者为野生植物和农作物提供的传粉服务, 是我们绿色星球最重要的生态过程之一, 在维持生物多样性和农作物生产方面具有重要作用。农业集约化、生境破碎、全球气候变暖等因素加剧了传粉者衰减和灭绝的风险, 对生态系统的功能和农业生产造成了不利影响。为了维系植物与传粉者生态互作关系的稳定性, 人们建立了一系列从局部地区到国际、由普通民众到科研人员参与的传粉者监测项目, 以期掌握传粉生态系统的状况和发展趋势, 为自然和农业生态系统的健康提供预警和反馈。本文强调了监测传粉者的首要前提条件, 即正确区分传粉者和访花者; 总结了监测传粉者的直接和间接方法, 包括群落水平的直接观察监测, 以及利用关联数据进行间接推断与调查; 介绍了具有潜力的由大众参与的公众监测项目。针对7种常见传粉者类群, 讨论了可行的适用于各类群的监测方法, 为监测拓展到更多的传粉者类群提供了可能。期望能为生物多样性的保护、传粉者动态的精准监测提供建议与参考。