盐碱地生境中丛枝菌根真菌多样性与功能变化特征

丛枝菌根(AM)真菌广泛分布于土壤生态系统中,是土壤生物重要的功能组分,对促进土壤演化、保持土壤健康与可持续生产力具有不可替代的作用.盐碱地属于特殊生境之一,在人类活动对自然界的影响、硫和氮沉降增大、臭氧增加、温室效应增强、气候异常、外来生物入侵等一系列因素影响下,盐碱土壤的盐渍化、土壤生物多样性与功能也必然随之变化,进而影响到农林牧业生产和生态系统生产力的可持续发展.在简要介绍全球变化背景下盐碱地面积与次生盐渍化变化特点的基础上,重点综述了盐碱地生境中AM真菌多样性及其功能的变化特征;分析了影响AM真菌多样性与功能的因子及其变化特点,旨在为进一步探讨全球变化背景下盐碱地生境中AM真菌的地位、角色和作用,为有效修复盐碱地农田生态系统提供新的思路和途径.     

土壤生物对地上生物的反馈作用及其机制

长期以来对陆地生态系统的研究主要集中于地上部分。由于测度上的困难, 人们对地下部分(belowground)的认识还处于相当模糊的状态。当今的生态学家已经越来越强烈地认识到, 地上生态系统与地下生态系统存在着不可分割的相互联系。100多年来的研究表明, 作为地下生态系统最活跃部分的土壤生物, 是联结地上部分与地下部分物质循环和能量流动的纽带, 对地上部分的结构、功能及过程起着重要的反馈调控作用。土壤生物受资源的时空异质性、营养的可获得性以及非生物因素的选择性所驱动, 通过直接作用于根系, 或通过改变养分的矿化速率及其在土壤中的空间分布, 改变植物根际的激素状况以及土壤环境等间接作用方式, 对地上生物产生正、负反馈作用。因此, 从土壤生物和地上生物的相互作用过程、土壤生物功能群及土壤食物网等角度分析土壤生物反馈作用的时空尺度、生物组织形式、方式、模型、驱动因素及其机制, 能为理解地下生态学过程、维持生态系统稳定性以及制定生物多样性保护策略提供参考, 并有助于理解全球变化下陆地生态系统结构及功能的动态和响应过程。     

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。     

植物功能性状与湿地生态系统土壤碳汇功能

湿地生态系统碳平衡对气候变化极为敏感,是陆地生态系统碳循环响应全球变化的重要环节。然而,湿地生态系统碳汇调节机制仍不十分清楚,并且对影响因子的研究多集中在非生物因子上。综述了植物功能性状和功能性状多样性对湿地生态系统土壤碳汇功能的影响,阐明了生物因子对生态系统碳循环响应全球变化的重要性,介绍了植物功能性状对生态系统碳输入和输出过程的影响,简述了植物功能性状多样性的研究现状及其在指示生态系统碳汇功能现状和预测未来趋势等方面的应用。从优势植物、植物种间关系和植物-微生物种间关系3方面总结了植物功能性状多样性直接和间接影响生态系统碳循环的途径。展望了植物功能性状和功能性状多样性与湿地生态系统土壤碳汇功能的研究前景。     

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。     

景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响

景观空间异质性与生态系统服务的关系极为密切,适当调整景观空间异质性有助于生态系统服务的持续形成与稳定供给。研究景观空间异质性和生态系统服务形成与供给之间的相互影响作用及响应机制具有重要的理论与现实意义,是保护生物多样性、管理生态系统服务与优化景观空间配置的基础。现有研究大多在不同尺度上探讨了景观格局与生态过程或生态系统服务间的相互影响关系,而缺乏景观格局-生态过程-生态系统服务三者间有效联结等方面的研究。景观空间异质性是怎样直接或间接地作用于生态系统服务形成与供给的,目前还没有一个较为明确的解释。因此,通过分析国内外文献,回顾了景观格局或景观空间异质性与生态系统服务之间关系的研究进展、研究内容和研究方法;从景观组成、景观构型的变化入手,讨论了景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响及其强度,并认为景观组成异质性变化能够直接影响生态系统服务,而景观构型异质性变化会通过改变生态过程而间接影响生态系统服务;阐述了景观空间异质性在影响生态系统服务形成与供给的同时,也使生态系统服务在空间上产生了异质性分布,并从自然因素和人为因素两个方面对其进行解释;强调了尺度问题在景观空间异质性与生态系统服务研究中的重要性;最后,明确了对生态系统服务形成与供给的景观空间异质性影响研究不仅有助于生态系统服务的维持与调节,也能更深层次地揭示其中的生态学意义。     

森林土壤微生物对干旱和氮沉降的响应

干旱和氮沉降深刻影响着人类世森林生态系统的生命活动与物质循环,进而影响全球碳平衡、并反馈作用于气候变化。土壤微生物驱动元素的生物地球化学循环和关键土壤生态过程,在气候变化生物学研究方面具有核心地位和全球重要性。本文综述了干旱和氮沉降对森林土壤细菌和菌根真菌的影响。提出未来应加强全球变化多因子交互作用对土壤微生物多样性、活性与生态功能的研究;建立野外长期定位站,强化亚热带森林生态系统与全球变化研究;注重土壤生物之间互作及网络研究;利用微生物大数据建立相关的机理模型等。从认识微生物多样性和群落组成对全球变化的响应与适应,逐步发展为调控利用微生物群落服务于森林的优化管理、生态资源的合理保护与可持续利用,为充分发挥微生物减缓全球气候变化的作用提供理论基础。     

农业景观异质性对生物多样性与生态系统服务的影响研究进展

农业景观是人类生活所需资料的最主要来源地,农业景观及其提供的生物多样性和生态系统服务是影响人类福祉的最主要因素之一。系统梳理了景观异质性变化对生物多样性和生态系统服务影响的相关研究,总结指出:(1)农业景观格局变化会强烈的影响着区域生物多样性和生态系统服务,但总体上更关注了空间异质性,对于时间和功能异质性的研究仍需加强;(2)尺度效应、大尺度上景观背景的差异、种间差异、营养级联效应等会对景观异质性和生物多样性、生态系统服务间的关系产生显著的、综合的、交互的影响效应。未来区域农业景观中如何通过景观构建和管理措施的施行来确保生物多样性与生态系统服务供给的持续稳定仍需进一步加强以下内容的研究:景观异质性变化在时间上和功能上的影响效应及其阈值的探讨;跨尺度、多因素、多物种类群与多生态系统服务的综合及其交互作用;不同生物类群和不同生态系统服务间的权衡;景观异质性提高与有效生境面积下降及其引起的生物随机丧失间的权衡等问题。     

植物多样性对亚热带森林土壤微生物群落的影响

植物群落组成的改变能够直接或间接地影响土壤生态过程并调节参与这些过程的土壤生物,树种特性和多样性是影响土壤微生物多样性和群落结构的关键因素。本项目利用江西新岗山建立的中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能(Biodiversity-Ecosystem Functioning Experiment China)BEF-China研究平台,观测了样方水平下不同多样性组成(单物种、2物种、4物种和8物种)对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:在森林生态系统演替初期,植物多样性的改变对土壤微生物群落结构具有显著影响,在不同多样性水平处理下,微生物磷脂脂肪酸含量随着植物多样性的增加,表现出先升高后降低的趋势,但各类群微生物磷脂脂肪酸含量并未表现出对植物多样性的明显响应。其中,土壤和凋落物的理化指标能够分别解释微生物群落结构变异的28.4%和12.3%。森林生态系统较高的异质性和地下生态过程响应的滞后性,导致了土壤微生物对植物多样性组成的响应需要较长时间才能显现出来,因此,为了更好地评价地上生物多样性与生态系统功能的关联,应长期监测森林生态系统多样性组成对地下生态过程的影响。     

土壤生物多样性对植物利用营养物质和水分的影响

土壤生物多样性影响土壤营养物质和水等自然资源的有效利用是农业生态系统的重要功能.有证据表明土壤微生物多样性可提高土壤营养物质和水的利用率.土壤动物对土壤营养物质和水的有效利用也产生了明显的影响,它主要是通过促进营养物质的转化和改善土壤水渗透率而间接实现的.从已有文献的报道来看,单从某一个方面来研究土壤生物多样性对土壤营养物质和水的有效利用的影响并不能全面地反应它们之间相互作用的规律.因此未来的研究应当把土壤生物多样性、土壤营养物质和水的供给与植物生物多样性、植物营养物质和水的利用率结合起来,这样才有可能从理论上对土壤生物多样性与营养物质和水的利用之间的关系有更加深刻的认识并运用到实践中.     

土壤生态研究的展望

土壤生态研究是从生态学的观点出发,在对土壤的本质属性和独特运动规律作出更好揭示的基础上,阐明土壤作为陆地生态系统和整个生物圈中的中心环节的独特作用和功能,研究建立高生产力和洁净的陆地生态系统所需的优化土壤条件并拟定相应的有效措施,以更好地发挥土壤的生产潜力和改善人类的生存环境。其主要研究内容应包括:土壤肥力与状态因子的关系;土壤库在物质和能量的流动与转化中的作用;土壤生产力;土壤相对平衡地位的建立与保持以及方法学问题。     

土壤生态研究的展望

土壤生态研究是从生态学的观点出发,在对土壤的本质属性和独特运动规律作出更好揭示的基础上,阐明土壤作为陆地生态系统和整个生物圈中的中心环节的独特作用和功能,研究建立高生产力和洁净的陆地生态系统所需的优化土壤条件并拟定相应的有效措施,以更好地发挥土壤的生产潜力和改善人类的生存环境。其主要研究内容应包括:土壤肥力与状态因子的关系;土壤库在物质和能量的流动与转化中的作用;土壤生产力;土壤相对平衡地位的建立与保持以及方法学问题。     

三江源地区主要草地类型土壤碳氮沿海拔变化特征及其影响因素

以三江源地区主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳和全氮的变化特征及其与环境因子、土壤特征等的相互关系。结果表明:沿着海拔的逐渐升高,土壤有机碳和全氮含量均呈现出 “V"字形变化规律,即土壤有机碳氮含量在海拔最高处(5 120 m)和最低处(4 176 m)比较高,而在中间海拔梯度较低,土壤有机碳与全氮含量极显著相关( r=0.905)且高寒草甸土壤碳、氮含量高于高山草原土壤碳、氮含量;土壤中有机碳含量和全氮含量均随着土壤含水量的增加而增加,偏相关分析结果表明:对0~30 cm土层中土壤有机碳和土壤全氮影响最大的是土壤含水量,偏相关系数为0.946 5、0.905 9(p<0.01);土壤有机碳含量和全氮含量与植被盖度和草地生产力存在正相关趋势;土壤有机碳含量和全氮含量与土壤pH值和全盐量存在负相关趋势。     

The use of soil respiration as an ecological indicator in arid ecosystems of the SE of Spain: Spatial variability and controlling factors

In the context of an ongoing monitoring study of the Cabo de Gata-Níjar Natural Park (SE of Spain), we explored the use of soil respiration as an indicator of ecosystem functioning reflecting changes in ecological processes in semiarid environments. With this purpose, we measured soil CO₂ efflux in six different and representative ecosystems of the Natural Park, with different land uses (forest and agricultural sites) and under different soil covers (under plant and bare soil) in two distinctive periods of the year: summer (dry period) and spring (growing season). We also measured the main soil properties and environmental variables. Soil CO₂ efflux ranged from 0.40 μmol m⁻² s⁻¹ in the dry period to 1.93 μmol m⁻² s⁻¹ in the growing season. Soil CO₂ efflux showed a large spatial variability, with different behaviour between the measured periods. Whereas in the dry period differences among ecosystems were larger (CVs 75-80%) than within them (CVs 40-55%), in the growing season the CVs were smaller (40-50%) and no differences were observed between or within ecosystem. The factors controlling soil CO₂ efflux also differed in the two measurement occasions. Whereas in the dry period soil CO₂ efflux was mainly the result of transport processes in the soil and therefore related to local factors (OC content, CN ratio, clay, rock outcrop, etc.) assigned to ecosystem conditions, in the growing season soil CO₂ efflux was dominated by soil CO₂ production and thus related only to organic carbon content and plant cover. In the growing season environmental variables explained ca. 10% of the variation in soil CO₂ efflux. In order to capture these different processes in different times of the year, i.e., diffusion versus production processes we calculated a new index, normalised seasonal difference in soil respiration (SDSR), which is proposed as a good indicator of the state and functioning of the ecosystem.     

The relation among soil microorganism, enzyme activity and soil nutrients under subalpine coniferous forest in Western Sichuan

Soil microorganism and enzymes are important parts of forest ecosystem and sensitive to environmental changes. They have many critical functions in energy conversion and material cycle of forest soil. However, there are few studies about soil biological properties under subalpine coniferous forest, in particular, a serial of spruce plantation chronosequences following clear-cutting of natural coniferous forest in western Sichuan. We measured the quantity of soil microorganism (including bacteria, fungi and actinomyces), enzyme activity and soil nutrients under spruce plantation chronosequences in western Sichuan to investigate soil biological properties and their relationship with soil nutrients. The results showed that soil microorganism, enzyme activity and soil nutrients of the mature spruce plantation were significantly lower than those of the young spruce plantation and secondary broad-leaved forest. Soil fertility degraded greatly with the increasing of spruce plantation age and was mainly affected by forest micro-environment. There were significant correlation between the amounts of soil microorganisms, soil enzyme activities and nutrients (e.g. soil organic matter, total N, total P, alkali-hydrolyzable N and available K). Therefore soil biological indices can be used to evaluate soil fertility. In order to accelerate the course of restoration and rehabilitation of degraded pure plantation, the strategy and measures were put forward, including application of thinning rationally for existing dense plantations and establishment of mixture forest of coniferous and broad-leaved trees for new afforestations, which would create good forest micro-environment for plant growth.     

The relation among soil microorganism, enzyme activity and soil nutrients under subalpine coniferous forest in Western Sichuan

Soil microorganism and enzymes are important parts of forest ecosystem and sensitive to environmental changes. They have many critical functions in energy conversion and material cycle of forest soil. However, there are few studies about soil biological properties under subalpine coniferous forest, in particular, a serial of spruce plantation chronosequences following clear-cutting of natural coniferous forest in western Sichuan. We measured the quantity of soil microorganism (including bacteria, fungi and actinomyces), enzyme activity and soil nutrients under spruce plantation chronosequences in western Sichuan to investigate soil biological properties and their relationship with soil nutrients. The results showed that soil microorganism, enzyme activity and soil nutrients of the mature spruce plantation were significantly lower than those of the young spruce plantation and secondary broad-leaved forest. Soil fertility degraded greatly with the increasing of spruce plantation age and was mainly affected by forest micro-environment. There were significant correlation between the amounts of soil microorganisms, soil enzyme activities and nutrients (e.g. soil organic matter, total N, total P, alkali-hydrolyzable N and available K). Therefore soil biological indices can be used to evaluate soil fertility. In order to accelerate the course of restoration and rehabilitation of degraded pure plantation, the strategy and measures were put forward, including application of thinning rationally for existing dense plantations and establishment of mixture forest of coniferous and broad-leaved trees for new afforestations, which would create good forest micro-environment for plant growth.     

连续氮添加14年对温带典型草原土壤碳氮组分及物理结构的影响

全球氮沉降对生态系统造成了深远的影响,研究长时间氮沉降对草地生态系统土壤理化特征的影响有助于加强生态系统对氮沉降响应的长效机制的理解。通过连续14年长期施加N0（0 g N m^-2 a^-1）、N2（2 g N m^-2 a^-1）、N4（4 g N m^-2 a^-1）、N8（8 g N m^-2 a^-1）、N16（16 g N m^-2 a^-1）、N32（32 g N m^-2 a^-1）六种浓度尿素模拟氮沉降,并将土壤分成0-10、10-20和20-40 cm三个深度土层,研究温带草原生态系统土壤碳氮组分及物理结构对氮添加的响应及其相互关系,结果表明：（1）氮添加显著降低0-10 cm土壤酸碱度及土壤微生物量碳含量,N32相比N0分别下降了27.63%和58.40%（P<0.05）;各土层总有机碳和全氮含量对氮添加处理无显著响应,0-10 cm土层显著高于20-40 cm土层。（2）同一土层深度不同梯度氮添加处理显著增加土壤无机氮离子含量（P<0.05）,0-10 cm土层铵态氮含量N32相比N0增加了88.72%,20-40 cm土层硝态氮含量N32相比N0增加了19.55倍,土壤深度与氮添加对无机氮离子含量影响具有显著的交互效应。（3）同一土壤深度不同梯度氮添加处理土壤粒度分形维数及土壤团聚体差异不显著,相关分析表明土壤碳氮元素含量与土壤结构显著相关。土壤碳氮组分在适宜浓度氮添加的增加趋势说明氮添加在一定程度上可能促进土壤理化性质的改良,氮添加对土壤物理结构的影响还需要进一步的深入研究。     

Bt玉米秸秆分解对土壤酶活性和土壤肥力的影响

通过室内实验,研究了Bt玉米34B24和同源常规品种34B23、Bt玉米农大61和常规品种农大3138秸秆分解对土壤酶活性和土壤肥力的影响.结果表明,与34B23处理相比,34B24处理的土壤蛋白酶和酸性磷酸酶活性在观测期没有显著差异;7d时土壤脱氢酶活性显著提高,1、4、60和7d土壤蔗糖酶活性显著提高;30d时土壤脲酶活性显著提高,4d和7d时则土壤脲酶活性显著降低.2个Bt玉米处理和2个常规玉米处理的土壤酶活性也在某些时间有显著差异.秸秆分解90d后,34B24处理比34B23处理.显著降低了土壤速效磷和速效钾含量.以上差异与不同秸秆的化学构成有关,Bt基因的转化过程可能会影响受体作物秸秆的化学成分.应建立不同土壤类型土壤酶活性的标准分级体系,以便科学评价Bt玉米秸秆分解对土壤质量的影响.     

Influence of ecological and edaphic factors on biodiversity of soil nematodes

Nematodes are the most diverse and highly significant group of soil-inhabiting microorganisms that play a vital role in organic material decomposition and nutrient recycling.Diverse geographical locations and environmental gradients show a significant impact on the diversity of nematodes. Present study aims to assess the effects of ecological (altitude, temperature, moisture) and edaphic (soil pH, nutrients, soil patches) factors on the soil nematode diversity and structure at five different landscape patches (forests, apple orchards, rice fields, pastures, and alpine zone) from ten different sites of Kashmir valley (India). Differences in the altitudinal gradients results in the shift of generic nematode population. Among the soil patches, highest nematode diversity was observed in forest soil and least in alpine soil; however, bacteriovorous nematodes dominated all the soil patches. The temperature and moisture have a significant effect on nematode diversity, the highest nematode trophic levels were observed above 21°C temperature, and 30% moisture. Nematode abundance decreased from alkaline to acidic pH of the soil. Soil nutrients such as, nitrogen (N) and phosphorus (P) have shown a detrimental effect in nematode richness at each site, where nematode diversity and richness of genera were higher at abundant soil N and P but decreased at low soil nutrients. Ecological indices like diversity index (DI), Shannon-Wiener Index (H'), enrichment index (EI), and maturity Index (MI) values demonstrated forest soil more favourable for nematodes and high soil health status than other soil patches. This study suggested that these indices may be helpful as soil monitoring tools and assessing ecosystem sustainability and biodiversity.     

发生分类半淋溶土在中国土壤系统分类中的归属特征

利用最新建立的1∶100万中国土壤数据库,研究了我国发生分类半淋溶土在中国土壤系统分类的归属及其在中国土壤系统分类下的空间和数量特征.结果表明,我国发生分类半淋溶土总面积为427 843.1 km²,可参比归属于中国土壤系统分类中的4个土纲,即淋溶土、雏形土、均腐土、人为土,分别占发生分类半淋溶土总面积的51.3%、35.2%、10.7%和2.8%,其中包含了系统分类的22个土类和38个亚类.对发生分类某一类型土壤分属于系统分类不同类型的面积比例及其标准偏差的分析表明,土壤参比归属的单元级别越低,越易于参比和把握.研究结果对于土壤类型的正确参比、中国土壤系统分类的应用具有很好的参考价值.