农田土壤线虫多样性研究现状及展望

目前土壤生物多样性已成为土壤生态学研究的热点问题之一。土壤生物以不同的方式改变着土壤的物理、化学和生物学特性。在农田生态系统中, 土壤动物是分解作用和养分矿化作用等生态过程的主要调节者。线虫作为土壤中数量最丰富的后生动物, 其生活史和取食类型多样, 在生态系统中发挥着重要作用。本文介绍了农田生态系统中影响线虫多样性的主要因素; 回顾了土壤线虫的物种多样性、营养类群多样性、生活史多样性和功能多样性的研究现状; 并提出了今后农田生态系统线虫多样性研究的重点。建议通过综合土壤线虫的生活史策略和营养类群等信息, 深入了解其生物多样性和土壤生态系统功能, 从而更好地发挥土壤线虫对农田生态系统变化的生物指示作用。     

我国农田生态系统土壤动物生态学研究进展

综述了我国近30年来农田生态系统土壤动物生态学研究进展,概述了我国农田土壤动物的群落多样性及其地理分布,总结了农田生态系统中土壤动物对不同耕作方式、施肥和喷洒农药等农业措施、不同土地利用方式以及工业污染的响应,并就土壤动物对农田生态系统健康状况的指示作用等研究的相关进展进行了讨论.通过与国外相关领域的研究进行比较,指出目前研究中存在的问题,提出农田生态系统未来研究的一些热点问题及展望.     

克无踪除草剂对农田生态系统土壤动物的影响

应用克无踪农药对农田生态系统土壤动物进行污染模拟实验。本次实验共获得土壤动物 1 2 91个 ,隶属 3门、7纲。结果表明 ,克无踪农药对土壤动物有明显影响 ,并随着克无踪溶液处理浓度的增加 ,土壤动物的种类和数量显著减少 ,但上、下层动物随染毒历时递减规律有所不同。染毒实验中土壤动物种类的减少主要由于常见类群和稀有类群的减少 ,土壤动物的数量变化则主要由于优势类群弹尾类和蜱螨类的数量消长所致。     

农田生物多样性快速评价方法及应用

采用合理的评价指标和方法是实现生物多样性快速评价的前提。从农田尺度的生物多样性保护与管理的需求出发,建立农田生物多样性评价体系, 以力求客观真实反映农田生物多样性的基本特征和变化规律。评价体系包括: 农田生物多样性评价的指标及其权重、数据采集和处理、计算方法、等级划分等内容。在该评价体系研究的基础上, 以湖北省荆州市太湖农场为应用实例, 对评价结果进行了分析。表明, 此评价方法可快速确定农田生态系统的生物多样性状况和提出管理建议, 并进一步为农业生态系统服务功能和健康评价提供参考。     

农田节肢动物不同取样方法的综合比较

农田节肢动物多样性具有病虫害控制、传粉等价值, 选择一种或多种适宜、准确且高效的取样方法和指示类群来衡量农田节肢动物多样性是一项基础性工作。本文通过地表陷阱法、挂盆陷阱法、扫网法、目测计数法和吸虫器法在有机管理和常规管理农田区的不同农业生境类型中取样, 比较不同方法对不同生物类群的捕获效率、经济成本、响应敏感性等。研究发现在捕获效率方面, 地陷法和挂盆法最高, 其次是扫网法, 而吸虫器法和目测计数法较差。挂盆法对步甲、蜘蛛、蜂类和瓢虫类群的捕获效率较佳。陷阱法主要适用于蜘蛛和步甲的取样, 扫网法也可用于蜘蛛和瓢虫的取样。在经济成本方面, 地陷法的成本最低, 扫网法的总成本最高。每种取样方法下仅有个别类群个体数量具有较好的响应敏感性, 如地陷法的蜘蛛目个体数和步甲科个体数、挂盆法的总个体数、蜂类个体数和瓢虫科个体数、扫网法的直翅目个体数和半翅目个体数等。在此基础上, 综合类群经济价值, 操作难易, 类群鉴定难度, 被动取样程度, 是否受取样人影响等比较发现: 地陷法对步甲和蜘蛛的取样的综合效果最佳, 而不同取样方法下多种类群的组合能更好地监测和评价农田节肢动物多样性的整体情况。地陷法捕获步甲或/和蜘蛛以及挂盆法调查蜂类的组合是基于本研究得出的调查农田节肢动物多样性的最佳组合。     

土壤动物研究综述

土壤动物是当今生态学研究的热点,其对环境的指示作用已经受到越来越多生态学家的重视.对土壤动物学的发展历史,以及我国土壤动物的研究现状和现代土壤动物学研究的一些热点领域进行了综述.     

长期施肥对黄淮海平原农田中小型土壤节肢动物的影响

在2008年9月和2009年2月,采用改良干漏斗方法(Modified Tullgren)对黄淮海地区长期定位施肥试验下中小型土壤节肢动物进行调查。试验包括氮磷钾(NPK)、氮磷(NP)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、有机肥(OM)、1∶1化学氮肥与有机氮肥(OMNPK)和不施肥(CK)7个处理。结果表明:OM和OMNPK处理有利于提高土壤动物丰富度和多样性;NK处理不利于土壤动物的生存和发展,缺磷影响了土壤动物数量的增长;从优势类群弹尾目和蜱螨目来看,OM和OMNPK处理对弹尾目等节跳科、棘跳科和球角跳科的生长有利,而圆跳科在NPK处理下具有更高的数量;OMNPK处理对蜱螨目中气门亚目有显著的正效应,对前气门亚目和甲螨亚目也有一定的正向作用;氮肥对弹尾目没有表现出正相关关系,但在一定程度上增加了蜱螨目的数量。     

湘江流域工业污染源对农田生态系统土壤动物群落影响的研究

对湘江流域工业污染区的土壤动物群落研究表明,接近污染源和污染物质富集的农田,土壤动物的种类和数量减少;工业污染区土壤的污染主要是重金属有毒物质的过量累积。调查共获得29类土壤动物,隶属于4门10纲,动物的种类与数量随着重金属污染程度的增加而递减,土壤动物密度与重金属元素Hg、Cd,zn、Cu、As、Pb的浓度密切相关,这在污染模拟实验中也得到证明。     

土壤动物多样性及其生态功能

土壤无脊椎动物生物量通常小于土壤生物总生物量的10%,但它们种类丰富,取食行为及生活史策略多种多样,且土壤动物之间,土壤动物与微生物之间存在着复杂的相互作用关系。土壤动物的生态功能主要通过取食作用(trophic effect)和非取食作用(non-trophic effect)来实现。原生动物数量大、周转快,故原生动物本身的代谢活动(即取食作用)对碳氮矿化的贡献可以接近甚至超过细菌的贡献;然而大多数中小型土壤动物的本身代谢过程对碳氮矿化的贡献远低于土壤微生物,但它们可以通过取食作用来调节微生物进而影响碳氮的矿化。大型节肢动物中的蜘蛛和地表甲虫等捕食者经常活跃于地表,它们常常会通过级联效应对土壤生态系统产生重要的影响。蚯蚓、白蚁等大型土壤动物除可以通过取食作用以外,还可以通过非取食作用调控土壤微生物,进而显著影响土壤碳氮过程。土壤动物取食行为的多样性和复杂的非营养关系的存在造就了多维度的土壤食物网,给土壤动物的生态功能研究带来了巨大的挑战。介绍了土壤动物的多样性及主要的生态功能,并对研究的热点和前沿问题进行了探讨,以期引起关于土壤动物多样性及其生态功能的深入思考。     

我国主要类型农业地区农田生态系统多样性的研究

通过对我国 5个典型农业类型区农田生态系统多样性现状的调查 ,建立了农田生态系统多样性数据库 ,在分析了各典型调查地区的土地利用、作物接续、作物搭配、系统类型单元等多样性特征的基础上 ,计算出各农田生态系统多样性指标 .结果表明 ,我国主要类型农业地区的最大丰富度相差不大且普遍偏低 ;各地区间平均丰富度 ( Ta)差异明显 ,且总体上丘陵地区高于平原 ,平原地区自南向北递减 ;各地区间的均匀度 ( E)和优势度( D)无明显差异 ,丘陵地区的 E相对高于平原地区 ,而 D与 E相反 .据此提出了建设多样化的农田生态系统结构、改进当前农田生态系统多样性的建议 .     

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。     

Characteristics of soil fauna community in the Dongjiao coconut plantation ecosystem in Hainan, China

From July 2002 to July 2004, we investigated the soil fauna in the Dongjiao coconut plantation of Hainan Island. A total of 5,378 specimens were obtained. These species represented 4 phyla, 12 classes and 27 genera. The soil animal clusters are as follows: All major animal groups presented in a tropical rain forest are present in Dongjiao coconut plantation's soil community. The Dongjiao coconut plantation demonstrated the typical characteristics of a tropical soil animal community. The number of species and the diversity index (H) increase from the high latitude areas toward the equator; The dominance index (C) decreased from the high latitude areas toward the equator; the ratio of Acarina/Collembola and the percentage occurrence of increase along the declination of latitude; the occurrence of termites, a typical member of tropical community, varies from absent to present and a dramatic increase along the declination of latitude. Compared to primary tropical rainforests, the Dongjian coconut plantation community is relatively low in species diversity, and has a high dominance index and low diversity index. This may partially due to some characters of the plantation: singular tree species, monsoon climate, seashore location, high pH and salinity of the soil, soil moisture and other environmental factors. A seasonal change occurs in the community structure but is not obvious. Soil around human residences has a higher organic material content, and has higher counts of specimens and numbers of species, compared to other three sampling sites. Coconut production at locations around human residences is higher than at any other microhabitats. The high production is positively correlated with the richness of animal community in the soil.     

中国生物多样性研究的30个核心问题

在联合国《生物多样性公约》生效30年和《生物多样性》创刊30周年之际, 我们通过问卷调查从281名中国研究人员收集到763个生物多样性相关的研究问题, 通过归纳与整理, 并参考英国生态学会提出的100个生态学基本问题, 从中筛选出30个核心问题。这些问题涉及7个方面: 演化与生态(6个问题)、种群(4个问题)、群落与多样性(7个问题)、生态系统与功能(3个问题)、人类影响与全球变化(4个问题)、方法与监测(4个问题)、生物多样性保护(2个问题)。前5个方面主要聚焦在物种形成、生物多样性维持等的关键过程与机制、生物多样性与生态功能关系、全球变化对生物多样性的影响机制等, 第6方面主要涉及生物监测与预测、数据共享等, 第7方面涉及多样性保护、自然与人类健康关系这两个与公众息息相关的重要话题。这30个问题的筛选难免存在偏颇, 希望能以此为契机, 促进我国生物多样性研究人员对本领域核心问题的深入思考与探讨。     

Characteristics of soil fauna community in the Dongjiao coconut plantation ecosystem in Hainan, China

From July 2002 to July 2004, we investigated the soil fauna in the Dongjiao coconut plantation of Hainan Island. A total of 5,378 specimens were obtained. These species represented 4 phyla, 12 classes and 27 genera. The soil animal clusters are as follows: All major animal groups presented in a tropical rain forest are present in Dongjiao coconut plantation's soil community. The Dongjiao coconut plantation demonstrated the typical characteristics of a tropical soil animal community. The number of species and the diversity index (H) increase from the high latitude areas toward the equator; The dominance index (C) decreased from the high latitude areas toward the equator; the ratio of Acarina/Collembola and the percentage occurrence of increase along the declination of latitude; the occurrence of termites, a typical member of tropical community, varies from absent to present and a dramatic increase along the declination of latitude. Compared to primary tropical rainforests, the Dongjian coconut plantation community is relatively low in species diversity, and has a high dominance index and low diversity index. This may partially due to some characters of the plantation: singular tree species, monsoon climate, seashore location, high pH and salinity of the soil, soil moisture and other environmental factors. A seasonal change occurs in the community structure but is not obvious. Soil around human residences has a higher organic material content, and has higher counts of specimens and numbers of species, compared to other three sampling sites. Coconut production at locations around human residences is higher than at any other microhabitats. The high production is positively correlated with the richness of animal community in the soil.     

闽三角区域生态系统服务重要性评价及其空间分布

基于GIS及RS技术,选取研究区内最重要的水源涵养服务、水土保持服务、生物多样性保护服务、生态系统综合服务为研究对象,采用NPP定量指标评价方法,对4种生态系统服务的重要性进行评价,试图揭示闽三角区域各类生态系统服务重要性分级情况及其空间分布规律。同时,从土地利用以及主控因子识别两方面对形成闽三角区域生态系统服务各重要性级别区域的深层次原因做出科学分析。以最终闽三角生态系统综合服务为例,研究结果表明:(1)极为重要和高度重要的区域面积共占研究区总面积的30.39%,总体分布在闽三角中部偏西南地区的南靖县、平和县以及长泰县境内,其在海拔300—600 m以及坡度10°—20°的环境中面积占比较高。(2)一般重要和较为重要区域总体分布在闽三角东北部沿海地区的泉州市及厦门市范围内,其在海拔900—1800 m以及坡度40°的环境中面积占比较高。(3)随着重要性级别从一般重要到极为重要的提升,其相应重要性级别区域的地理中心由南安市境内出发,逐渐向西方向移动,后经由华安县境内转向西南方向,最终落在南靖县境内。(4)从一般重要区域到极为重要区域,林地和草地的面积占比显著增加,而城乡、工矿、居民用地、耕地以及水域的面积占比则出现明显降低。(5)一般重要区域划分的主要控制因子依次为多年平均净初级生产力、降水因子、土壤渗流能力因子,极为重要区域划分的主要控制因子依次为多年平均净初级生产力、海拔因子、降水因子。     

Characteristics of Australia's rangelands and key design issues for monitoring biodiversity

Abstract We explored the key issues that are most likely to influence any set of guiding principles for developing biodiversity monitoring programmes in Australia's rangelands. We defined the Australian rangelands and came up with an overview of their climate extremes, land‐use pressures and biodiversity loss, and then focussed on issues underpinning the design phase of any monitoring programme. Using Noss's 1990 framework of compositional, structural and functional attributes of biodiversity and its new revisions by others, we showed how the elusive, abstract concept of biodiversity can be used to identify many measurable attributes that can form a minimum and necessary set of indicators for any biodiversity monitoring task. We then described the steps in the monitoring process, with a particular focus on the reasons for monitoring biodiversity as they strongly influence the selection of indicators. We concluded by compiling a table of key issues as background information for developing guiding principles (Table 4). The list is by no means an exhaustive list for the design phase but it does indicate that considerable attention needs to be given to this phase when developing monitoring programmes. We have intentionally not addressed the equally important issues associated with the planning and delivery phases of developing a monitoring programme, as Wallace et al. and Watson and Novelly cover these in their papers in the present issue of Austral Ecology.     

生物土壤结皮的分布影响因子及其监测

生物土壤结皮在荒漠化地区广泛分布。本文详细论述了生物土壤结皮的分布规律及其影响因素,如海拔高度、土壤、维管植物群落水分条件和干扰,以及生物土壤结皮在生态系统和景观变化监测和评价中的作用等。同时对中国西北地区生物土壤结皮的生态学研究和开发应用提供了研究的重点和方向。     

土壤水分遥感监测研究进展

土壤水分是陆地表面参数化的一个关键变量。土壤水分含量随时空的转换而变化,在地-气界面间物质、能量交换中起着重要的作用,是农作物生长发育的基本条件和农作物产量预报的重要参数。遥感技术具有大面积同步观测,时效性、经济性强的特点,为大面积动态监测土壤水分提供了可能。总结了近年来国内外遥感监测土壤水分理论、方法的发展和应用,介绍了目前几种比较成熟和广泛应用的土壤水分遥感监测方法与模型,对比分析了各种监测方法的优缺点,指出了土壤水分遥感监测方法存在的不足,指明了今后发展的方向,展望了土壤水分遥感监测方法的发展趋势。     

基于中国生态系统研究网络的典型森林生态系统土壤保持功能分析

森林生态系统土壤保持功能在控制土壤侵蚀以及维持生态安全方面具有不可替代的作用。根据不同气候带降雨特征进行降雨侵蚀力参数校正,基于中国生态系统研究网络(CERN)的森林生态系统长期定位观测样地2005—2015年监测数据利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)定量分析了典型森林生态系统土壤保持功能的时空变化特征,并探讨了土壤保持功能的影响因素。研究结果表明:①日雨量侵蚀力模型在降雨丰富的热带模拟效果优于降雨相对较少的亚热带和温带,参数校正后模拟效果明显提升;②研究期内10个典型森林生态系统土壤保持量变化范围为4.44—891.67 t hm^-2 a^-1,呈现北低南高的空间格局(R²=0.65^***);土壤保持率均达到97%以上;③降雨、归一化植被指数、土壤质地和植被林龄是影响森林生态系统土壤保持功能的主要影响因素;降雨量与土壤保持量显著相关(R²=0.52^*),NDVI和土壤质地与实际土壤侵蚀量显著相关(R²=0.64^**     

植物-土壤反馈理论及其在自然和农田生态系统中的应用研究进展

植物-土壤反馈理论最早源于农业生产,近年来已成为生态学上研究植被动态变化、群落组成和功能,以及生态系统响应人为干扰、气候变化等众多热点问题的重要理论和方法支撑。总结了植物-土壤反馈定义和类型,分析了反馈机制,在此基础上综述了该理论在自然生态系统中的应用,包括物种入侵、群落演替、植物共存及多样性形成、植物多样性-生产力关系、多营养级交互作用以及响应气候变化等关键生态学命题。探讨了植物-土壤反馈理论在农田生态系统中的应用,介绍了该理论在提高多样化种植体系生产力、土壤污染修复、种植体系设计等方面的进展和潜在应用价值。提出了植物-土壤反馈理论在未来发展中进一步研究的方向,对应用该理论提高生态系统服务功能,促进可持续发展等方面进行了展望。