中国农田土壤动物长期监测样地科学调查监测的实施方法

我国农田土壤动物面临严峻的多样性丧失问题, 建设监测样地并开展长期监测是解决该问题的重要途径, 但至今国内外仍缺乏农田土壤动物长期监测样地科学调查监测的实施方法。依据BCI 50 ha大型固定样地建设规范, 参照我国已建成的森林和农田土壤动物大型固定样地监测经验, 本文提出了农田土壤动物长期监测样地科学调查监测的实施方法。首先, 需要明确科学问题, 确定科学调查监测应遵守的基本原则。其次, 需要规范长期调查监测涉及的专业术语, 依据研究目的和实际情况选择地点和样地, 参照建设规范和农田特征建立农田土壤动物大型固定样地。第三, 以研究农田土壤动物多样性为核心, 揭示土壤动物在农田生态系统健康和功能中的作用, 有选择性地开展4类27项科学指标的长期监测工作, 要求按照统一的、规范化的工作流程开展野外调查和室内实验。最后, 要科学规范地完成标本的鉴定描述和保存保管, 研发体现农田土壤动物特征的数据库和管理信息系统。希望本文的研究结果能推动我国乃至世界范围的规范化样地建设和标准化网络监测, 为我国农田土壤动物评估与保护提供长期可靠的数据支撑。     

土壤动物多样性的地理分布及其生态功能研究进展

土壤动物多样性地理分布及其生态功能研究已成为地学和生态学等领域共同关注的科学前沿。本文在介绍相关研究最新进展的基础上, 讨论已有研究的局限性或不确定性, 展望未来研究的重点方向。近10年来, 代表性土壤动物类群的全球分布研究取得突破性进展; 国内土壤动物研究的尺度和采样区域也有明显拓展, 尤其在蚯蚓和线虫相关研究上取得了系列成果。结果表明, 土壤动物多样性随纬度的变化模式主要有两种, 即在低纬度的热带最高或在中纬度的温带最高; 而土壤动物多度与多样性可能同步变化、无明显关系、截然不同甚至相反; 降水、植物生产力和土壤有机质是土壤动物分布格局的关键驱动力, 但它们的影响力因土壤动物类群不同而异。土壤动物具有改善土壤物理结构、促进养分循环和有机碳稳定、提高作物健康水平等多重功能; 土壤动物的多功能性评估方兴未艾, 但仍面临诸多挑战。简单分析土壤动物随经纬度等的变化规律存在较大局限性, 考虑在基于地质-生态历史及“经纬度-海拔-离海岸距离”等构建的多维时空框架内, 探究土壤动物分布特征及其驱动力。土壤动物分布格局对其潜在的生态功能有关键影响, 但是目前对土壤动物分布格局的预测和模拟仍主要依靠经验模型; 代谢生态学等理论在土壤动物群落研究中的应用值得关注。探究分类多样性的冗余机制, 突出功能多样性, 可以将生物多样性与生态功能更好地联系起来; 同时, 需要在特定条件和时空下, 从整个土壤食物网及其与植物的联系中理解土壤动物多样性与多功能性的联系。建议未来关注两个研究方向: (1)量化人类活动和气候变化给土壤动物多样性和生态功能带来的巨大不确定性; (2)完善土壤动物群落特征预测的理论框架和开展土壤动物群落的精准调控, 综合评价其多功能性, 进而将土壤动物与人类福祉更紧密地联系起来。     

不同垦复方式油茶林土壤节肢动物多样性特征

【目的】油茶新造林特别是纯林不断骤增导致油茶林害虫发生日趋严重,食用茶油安全倍受威胁。为探索有效控制油茶林害虫发生的途径,保护分解者跳虫等土壤节肢动物多样性。【方法】基于Tullgren干漏斗法和巴氏罐法,对半垦复油茶幼林、全垦复油茶幼林、全垦复油茶成林和未垦复油茶成林4种不同油茶林的20个土样和15个凋落物样中的土壤跳虫和土壤其他节肢动物多样性特征进行了研究。【结果】共分离出跳虫315头,隶属6科8属;其他土壤节肢动物11科17种295头。多样性分析结果表明,油茶成林地比幼林地土壤动物的多样性指数高,多样化的地被物有利于提高土壤动物的多样性,垦复和施肥等人为干扰显著地降低土壤跳虫的多样性,却有利于增加罐诱土壤动物的多样性,水源是土壤动物生存的关键因子,对林地跳虫和罐诱动物的多样性提高有显著促进作用。【结论】探明了不同垦复类型油茶林土壤跳虫和土壤其他罐诱节肢动物多样性特征,对合理开展油茶林垦复,发挥油茶林土壤跳虫和土壤节肢动物分解功能提供了科学依据。     

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。     

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。     

土壤动物肠道微生物多样性研究进展

随着分子生物学技术方法的快速发展,动物肠道微生物已成为医学、动物生理学与微生物生态学等研究领域热点。土壤动物种类繁多,分布广泛,其作为陆地生态系统重要组分,是驱动生态系统功能的关键因子。土壤动物体内的微生物由于与宿主长期共存,在与宿主协同进化中形成了丰富多样的群落结构,能够影响土壤动物本身的健康,进而介导土壤动物生态功能的实现。近些年,土壤动物肠道微生物工作方兴未艾,日渐得到重视。总结了四个部分内容：1)首先总结了土壤动物肠道微生物多样性领域的研究现状,该领域年发文量逐年增长,且近十年增长快速。土壤模式生物肠道微生物多样性研究较多且更为深入。土壤动物肠道微生物多样性组成与驱动机制、共存机制及群落构建的理论研究是该领域前沿;2)进而展示了土壤动物肠道微生物多样性组成和研究方法,土壤动物肠道菌群组成以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为主。早期工作基于传统分离培养,近年来新一代测序技术推动了该领域发展;3)接着关注了土壤动物肠道微生物的生态学功能,总体上体现在肠道微生物能帮助宿主分解食物基质、参与营养利用、影响寿命和繁殖及提高宿主免疫能力,且其能够影响土壤动物的气体排放及介导其对生态系...     

全球变化对土壤动物多样性的影响

陆地生态系统由地上和地下两部分组成,二者相互作用共同影响生态系统过程和功能.土壤动物在生物地球化学循环方面起着重要作用.随着人们对土壤动物在生态系统过程中重要性的认识,越来越多的研究表明全球变化对土壤动物多样性产生深刻影响.土地利用方式的改变、温度增加和降雨格局的改变能直接影响土壤动物多样性.CO2浓度和氮沉降的增加主要通过影响植物群落结构、组成和化学成分对土壤动物多样性产生间接影响.不同环境因子之间又能相互作用共同影响土壤动物多样性.了解全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对土壤动物多样性的影响,有助于更好地预测未来土壤动物多样性及相关生态学过程的变化.     

全球变化对土壤动物多样性的影

陆地生态系统由地上和地下两部分组成,二者相互作用共同影响生态系统过程和功能.土壤动物在生物地球化学循环方面起着重要作用.随着人们对土壤动物在生态系统过程中重要性的认识,越来越多的研究表明全球变化对土壤动物多样性产生深刻影响.土地利用方式的改变、温度增加和降雨格局的改变能直接影响土壤动物多样性.CO₂浓度和氮沉降的增加主要通过影响植物群落结构、组成和化学成分对土壤动物多样性产生间接影响.不同环境因子之间又能相互作用共同影响土壤动物多样性.了解全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对土壤动物多样性的影响,有助于更好地预测未来土壤动物多样性及相关生态学过程的变化.     

耕作方式对农田土壤理化因子和生物学特性的影响

不同耕作方式对土壤水热、养分及生物特性产生的影响不同,实施合理的农田土壤管理措施不仅可以改善土壤理化性状,也可改变农田土壤生态过程.保护性耕作方式不同程度地改善了土壤质量,免耕能有效提高土壤酶活性,免耕和深松耕等能为土壤微生物的生长繁殖提供丰富的可利用资源,免耕、少耕等能减少对土壤动物的扰动,进而影响到土壤动物的数量、多样性及种群结构.本文综述了不同耕作方式下农田土壤理化性质和生物学特性的研究进展,重点分析了不同耕作方式对土壤理化因子、酶活性、微生物多样性和土壤动物的影响,指出了适宜的耕作方式对土壤质量修复的可能性及研究方向.     

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。     

中国成熟天然林土壤有机碳垂直分异特征

以分布在中国不同气候区的131个成熟天然林土壤为研究对象,测定不同土层(0～10、10～20、20～30、30～50和50～100 cm)土壤有机碳(SOC)密度,分析其与气象因子、土壤性质的关系,研究天然林SOC垂直分布特征及其影响机理。结果表明: 温带针叶林、温带落叶阔叶林、亚热带落叶阔叶林和亚热带常绿阔叶林0～30 cm土层SOC密度均随土壤深度增加而降低。在0～100 cm土层,SOC密度地带性分异明显,温带针叶林SOC密度显著高于温带落叶阔叶林,亚热带常绿阔叶林SOC密度显著高于亚热带落叶阔叶林。SOC密度与土壤黏粒、年降水量以及地上净初级生产力呈显著正相关,与土壤pH和年均温呈显著负相关。年降水量与年均温调节天然林SOC输入与输出,土壤pH与黏粒影响天然林SOC积累,对成熟的天然针叶林与常绿阔叶林进行有效保护,有利于增加我国森林土壤碳库。     

中国主要森林生态系统水文功能的比较研究(英文)

 基于中国不同区域生态站的观测资料,着重从降雨截留（林冠截留、枯枝落叶层截持和土壤蓄水）、调节径流和蒸散等3个方面对我国主要森林生态系统的水文生态功能进行了比较研究。各生态系统林冠年截留量在134～626 mm间变动,由大到小排列为：热带山地雨林,亚热带西部山地常绿针叶林,热带半落叶季雨林,温带山地落叶与常绿针叶林,寒温带、温带山地常绿针叶林,亚热带竹林,亚热带、热带东部山地常绿针叶林,寒温带、温带山地落叶针叶林,温带、亚热带落叶阔叶林,亚热带山区常绿阔叶林,亚热带、热带西南山地常绿针叶林,南亚热带常绿阔叶林,亚热带山地常绿阔叶林。枯落物持水量可以达到自身干重的2～5倍,但也因林型而异。土壤非毛管持水量变动在36～142 mm之间,平均89 mm。常绿阔叶林的非毛管持水量通常高于100 mm,而寒温带/温带落叶阔叶林和常绿针叶林通常低于100 mm. 土壤的非毛管持水量通常占生态系统中截持水量的90%,其次是枯落物和林冠层。这说明,森林土壤在调节降雨截留中占有重要地位,其水文功能的大小取决于土壤结构和空隙度,而这些恰恰又受枯落物和森林植被特征的影响。森林皆伐后,一般地表径流会显著地增加,而适当抚育措施则对地表径流影响不大。流域径流受诸多因素的影响,包括植被、土壤、气候、地形、地貌以及人类影响导致的流域景观变化,比较研究表明森林变化对流域径流的影响尚未得到一致的规律性的结果。通过对比研究不同森林的蒸散变化,发现随降雨量的增加,森林蒸散量略有增加,而相对蒸散率却在下降,相对蒸散率在40%～90%间变动。     

亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林叶片热值比较研究

植物干重热值(GCV)是衡量植物生命活动及组成成分的重要指标之一,反映了植物光合作用中固定太阳辐射的能力。利用氧弹量热仪测定了亚热带和暖温带两个典型森林生态系统常见的276种常见植物叶片的干重热值,探讨了亚热带和暖温带植物热值分布特征,以及不同生活型、乔木类型间植物热值的变化规律。实验结果发现:亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林叶片热值的平均值分别为17.83 k J/g(n=191)和17.21k J/g(n=85),整体表现为亚热带植物暖温带植物。不同地带性植被的植物叶片热值在不同生活型间表现出相似的规律,其中亚热带常绿阔叶林表现为:乔木(19.09 k J/g)灌木(17.87 k J/g)草本(16.65 k J/g);暖温带落叶阔叶林表现为:乔木(18.41 k J/g)灌木(17.94 k J/g)草本(16.53 k J/g);不同乔木类型间均呈现常绿乔木落叶乔木、针叶乔木阔叶乔木的趋势。落叶阔叶乔木表现为亚热带暖温带,而常绿针叶乔木则呈现亚热带暖温带的趋势。此外,我们对于两个分布区域内的4种针叶树种叶片热值进行了比较,发现华北落叶松(19.32 k J/g,暖温带)杉木(19.40 k J/g,亚热带)马尾松(19.82 k J/g,亚热带)油松(20.95 k J/g,暖温带)。亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林植物热值的特征及其变化规律,为森林生态系统的能量流动提供了理论基础。     

模拟氮沉降增加对南亚热带主要森林土壤动物的早期影响

对模拟氮沉降增加条件下3种南亚热地带代表性森林(季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松纯林)内土壤动物群落的早期响应特征进行了比较研究.试验采用模拟的方法,人为构建了一个氮沉降增加梯度系列,即对照、低氮处理(50kg·hm^-2·yr^-1)、中氮处理(100kg·hm^-2·yr^-1)和高氮处理(150kg·hm^-2·yr^-1).结果表明,不同林分对氮沉降增加的响应不同;季风林与针叶林表现了两种截然相反的变化趋势,前者反映的是负向效应,土壤动物的3项指标均明显下降,而后者则反映出明显的正向效应,使得针叶林土壤动物的各项指标达到混交林,甚至季风林的水平;氮沉降增加对混交林则没有表现出明显的作用.不同氮沉降增加水平所产生的效应也不完全相同.在季风林内,参比对照,中氮处理往往表现出显著的负向效应(P＜0.05),而低氮处理反应不明显;在针叶林内,氮处理的正向效应随着处理的加强而持续上升,尤其是对于土壤动物类群数指标,这种持续性均达到了显著性水平(P＜0.05).可以认为,这些结果反映了森林生态系统对氮饱和的响应机制.     

中国中亚热带东部常绿阔叶林主要类型的群落多样性特征

 本文通过10个地区61个样地资料分析,研究了中亚热带东部常绿阔叶林群落多样性特征及其随纬度、海拔梯度的变化。结果表明,中亚热带东部常绿阔叶林群落丰富度为49±17种(样地面积400m2),各层次的多样性表现为灌木层(包括幼树与幼苗)>乔木层>草本层。常绿阔叶林各类型间的差异远比落叶阔叶林与多样性较低的常绿阔叶林之间的差异大。各层次中变化幅度从大到小的顺序为：草本层>乔木层>灌木层。在所研究地区常绿阔叶林的群落多样性没有表现出明显的随纬度梯度和海拔梯度的变化规律。     

16S rRNA gene analyses of bacterial community structures in the soils of evergreen broad-leaved forests in south-west China

Bacterial community structure was studied in humus and mineral soils of evergreen broad-leaved forests in Ailaoshan and Xishuangbanna, representing subtropical and tropical ecosystems, respectively, in south-west China using sequence analysis and terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis of 16S rRNA genes. Clone sequences affiliated to Acidobacteria were retrieved as the predominant bacterial phylum in both forest soils, followed by those affiliated to members of the Proteobacteria, Planctomycete and Verrucomicrobia. Despite higher floristic richness at the Xishuangbanna forest than at the Ailaoshan forest, soil at Xishuangbanna harbored a distinctly high relative abundance of Acidobacteria-affiliated sequences (80% of the total clones), which led to a lower overall bacterial diversity than at Ailaoshan. Bacterial communities in humus and mineral soils of the two forests appeared to be well differentiated, based on 16S rRNA gene phylogeny, and correlations were found between the bacterial T-RFLP community patterns and the organic carbon and nutrient contents of the soil samples. The data reveal that Acidobacteria dominate soil bacterial communities in the evergreen broad-leaved forests studied here and suggest that bacterial diversity may be influenced by soil carbon and nutrient levels, but is not related to floristic richness along the climatic gradient from subtropical to tropical forests in south-west China.     

论季雨林的水平地带性

季雨林是受制于湿度因子的经度地带性植被类型,它是随着湿度条件的下降由热带雨林向热带疏林过渡的居间类型,而不是受制于温度因子的纬度地带性植被类型,不是随着温度条件的下降由热带雨林向亚热带常绿阔叶林过渡的居间类型。我国南亚热带的榕树群系、黄桐群系,以及热带北缘的青皮群系均不应是季雨林,前二者是典型的南亚热带低地常绿阔叶林或南亚热带雨林,后者则是热带雨林的一分类群。     

贵州施秉喀斯特地区林地土壤甲螨的群落组成及多样性（英文）

【目的】为了解施秉喀斯特地区林地土壤甲螨的分布和群落组成特点,明确中国西南喀斯特地区林地类型对土壤甲螨群落密度、组成和物种多样性的影响,对该区林地土壤甲螨的群落结构及多样性进行了的调查和分析。【方法】2012年8月选取了中国西南施秉喀斯特地区典型生境中的8个样地,每个样地9个取样点,用Berlese-Tullgren装置分离土样24 h。多样性分析采用常见的多样性指数;群落相似性分析采用Jaccard相似性系数(C_J);群落聚类分析分别采用Marczewski Steinhaus 距离(C_ms)和Bray-Curtis距离,应用R 2.11程序进行类平均法聚类。【结果】结果显示,中国西南喀斯特8个样地中土壤甲螨由少数的优势属和数量众多的稀有属组成。其中全菌甲螨属 Perscheloribates (22.48%)和长单翼甲螨属 Protoribates (11.45%)个体数量最为丰富。长单翼甲螨属 Protoribate、上罗甲螨属Epilohmannia、小奥甲螨属 Oppiella、小盾珠甲螨属 Suctobelbella 和盖头甲螨属 Tectocepheus 分布广泛。本区的甲螨组成（属级水平）表现出明显热带和亚热带地区特点。在天然常绿落叶阔叶林中,甲螨的个体数量和种类数较多,但多样性不高,而在人工针叶林中甲螨多样性最高。甲螨群落组成和分布特征多样,异质性高,特别是在天然常绿落叶阔叶林中突出。【结论】研究表明,施秉喀斯特生态系统的不同林分影响甲螨的物种多样性和群落稳定性,天然常绿落叶阔叶混交林是甲螨的“避难所”。     

THE OCCURRENCE AND DISTRIBUTION OF ACRASIEAE IN FORESTS OF SUBTROPICAL AND TROPICAL AMERICA

Forests of the subtropical and tropical regions of North America harbor cellular slime molds not found in the soils of temperate deciduous forests investigated previously. However, most species found in the temperate forest are common in the tropics. Although the diversity of forms is greater in the soils of tropical forests the numbers of Acrasieae per unit of soil are comparable. Characteristic of tropical and subtropical forest soils are Acrasieae bearing crampon bases, of which four new species of Dictyostelium are presently known. Also present, but less frequently isolated, are two other new species of the genus Dictyostelium and two still undescribed species of the Guttulinaceae. Occasional isolates of D. purpureum and D. discoideum were found that produce macrocysts, which seem, also, to be confined to tropical and subtropical areas. Macro-cysts were previously known only in D. mucoroides and D. minutum isolated from temperate forest soils. The occurrence and distribution of Acrasieae in warm temperate desert and mesquite-scrub, in subtropical hammock, and in tropical thorn, deciduous, seasonal evergreen, rain, and cloud forests were investigated. Acrasieae were well represented in all of these forests except desert. The number of species and the total populations were largest in seasonal evergreen forests. The composition of the cellular slime mold populations and the dominant species within these populations could be related to the soil environment as expressed by the dominant vegetation.     

Distribution of Cryptostigmata and Mesostigmata (Acari) within the litter and soil layers of two subtropical forests

Differences in the litter and soil of northern temperate and tropical and subtropical forest soil and soil faunas are noted. Analyses of the distribution and abundance of Cryptostigmata and Mesostigmata mites in the litter and soil of two Australian subtropical forests are presented. The faunal associations in the litter and soil of these forests are different. It is suggested that the litter and soil habitats of subtropical and tropical forests should be regarded as separate but connected habitats in relation to their fauna. This contrasts with the assumption, for temperate forests, that litter and soil communities are portions of a single system.