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.     

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.     

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。     

乌鲁木齐雅玛里克山土壤动物群落结构及其多样性研究

为了查明不同海拔高度对土壤动物群落多样性及其时空动态的影响,对乌鲁木齐雅玛里克山6种不同海拔高度样带土壤动物群落进行了调查分析,以探讨雅玛里克山土壤动物群落结构与不同海拔高度之间的关系.结果表明,共获得大、中小型土壤动物7 375只,隶属于6门16纲35目,其中真螨目(52.28%)和弹尾目(15.61%)为优势类群,共占总捕获量的67.89%,而寄螨目(8.37%)、三肠目(7.78%)、膜翅目(2.74%)、茅线目(1.53%)、双翅目幼虫(1.48%)、垫刃目(1.27%)、鞘翅目(1.11%)及半翅目(1.07%)等8类为常见类群,占总捕获量的25.35%,其余的25类为稀有类群,占总捕获量的6.76%.在6种不同海拔样带土壤动物个体数和类群数之间存在显著差异(P<0.05),个体数顺序为:样带A>样带B>样带C>样带E>样带D>样带F,而类群数顺序为:样带A>样带B>样带C>样带D>样带E>样带F.3个不同季节有明显的差异(P<0.01),其个体数依次为秋>春>夏.在6种不同高度样带和不同生境土壤动物群落多样性指标之间存在差异(P<0.05).组间聚类和排序结果表明,将6种不同海拔高度生境分为山底生境型、山中生境型及山顶生境型等三大类型.     

土壤生物及其对土壤生态学发展的影响

土壤生物区系、土壤生物多样性和全球变化已成为土壤生态学研究的肖沿领域,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,某一等级层次上的土壤生物群落的组成和结构可以对其它等级层次上的资源空间异质性产生影响,而这种空间异质性受到许多生物圈层－－土壤功能区域所维持。本文评价了土壤生物区系在土壤生态系统过程中的作用,论述了土壤生物多样性与生态系统功能的关系,讨论了土壤生态系统对全球变化的影响。     

全球变化背景下内蒙古草原土壤微生物多样性维持机制研究进展

全球变化对人类环境的影响是近几十年世界广泛关注的热点之一。内蒙古草原不仅是我国重要的牲畜和饲料生产基地, 而且有着不可替代的生态系统功能。土壤微生物是地球上多样性最高的生物类群, 在驱动碳氮循环等多种生态系统过程中发挥着至关重要的作用。由于研究技术的限制和群落结构复杂等原因, 土壤微生物生态学研究还处于描述性阶段, 理论研究还很缺乏。鉴于此, 利用分子生物学技术尤其是新一代测序技术, 从理论层面上系统地研究全球变化背景下我国北方草地微生物多样性的维持机制具有重要意义。本文在比较各种环境变化对土壤微生物群落的相对影响的基础上, 分析全球变化对微生物多样性影响的物理化学和生态学机制, 并对未来内蒙古草原微生物多样性的重点研究领域进行了展望, 包括: (1)加强全球变化多因素综合研究; (2)加强微生物多样性维持的生态学机制的研究; (3)加强地上与地下多样性关联机制的研究; (4)加强全球大尺度多生态系统的整合研究。     

江苏常熟虞山土壤动物群落多样性研究

对江苏省常熟市虞山国家森林公园内的土壤动物进行了调查,共采得土壤动物样本 3916个,隶属于 5门 10纲,共26类群。蜱螨目、弹尾目和线虫纲是优势类群,占个体总数的88.22％,它们构成了该地区土壤动物的主体。对针阔混交林、竹林和茶园的土壤动物群落结构分析表明:土壤动物密度、类群数、多样性指数(H’)、密度-类群指数(DG)和多群落比较多样性指数(DIG)排序均为针阔混交林>茶园>竹林。茶园的均匀度指数最高。竹林的优势度指数最大。不同群落的相似性(q)分析表明,3种生境的土壤动物群落两两间的相似性指数q均大于0.5,都达到了中等相似水平。土壤动物的类群数垂直分布有明显差异,类群数向下逐渐减少。     

西双版纳“龙山”片断热带雨林中小型土壤动物群落组成与多样性研究

对西双纳不同面积“龙山”片断干性季节雨林和保护区连续湿性季节雨淋凋落物层土壤动物群落多样性研究表明,土壤动物群落物种丰盛度,多度和多样性的变化不顾在随雨林片断化面积减少而降低的“种－面积效应”,而雨林片断化后因先锋植物（喜阳性）侵入产生的“干暖效应”,使片断雨林凋落物增多,腐殖质,土壤有机质,N,P等元素含量增高,土壤生境条件更有利于土壤动物生存,其群落多样性指数高于连续湿性季节雨林,但2种生境土壤动物群落种－多度模型均表现为对数级模式。     

黄河三角洲土壤动物多样性初步调查研究

1995～1996年对黄河三角洲9个代表性样区,进行了土壤动物定性、定量调查,并对古代、近代、现代黄河三角洲3个代表性样区开展了土壤动物周年调查,研究了土壤动物的种类组成、分布和季节变化,以及土壤动物多样性。调查研究结果：黄河三角洲共鉴定出土壤动物38种,土壤动物种类组成和数量分布因三个三角洲成土年龄不同而存在差异,土壤动物多样性以夏季为丰富。黄河三角洲土壤动物多样性与均匀度表现为正相关关系,与单纯度呈负相关趋势。     

荒漠草原土壤动物与降雨关系研究现状

在全球性气候变化背景下,极端降雨事件频发,总结土壤动物多样性与降雨变化间的关系及其响应机制,有助于理解全球变化对土壤生态系统结构与功能的作用过程,对于探讨陆地生态系统应对全球变化具有重要科学意义。荒漠草原生态系统极度脆弱,对气候变化敏感,但是关于荒漠草原土壤动物与降雨变化间关系的研究报道比较少,严重制约了对荒漠草原生态系统的有效管理和可持续利用。本文从地上、地面和地下3个方面总结了土壤动物和降雨变化间的关系,并就荒漠草原土壤动物应对气候变化研究提出了一些建议。研究表明,降雨变化直接影响土壤动物群落结构;土壤动物对降雨变化反应强烈,不同动物类群产生了积极的响应规律;某些土壤动物类群对于降雨变化还具有重要指示作用。在荒漠草原生态系统中,今后需要从降雨变化对土壤动物产生的长期影响、土壤动物对降雨变化的适应方式和某些动物类群对土壤水分敏感性以及土壤动物与气候变化间的互为反馈关系等方面加强研究。     

二甲基硅油的环境行为与生态效应研究进展

二甲基硅油(polydimethylsiloxane, PDMS)广泛应用于工业产品、医药保健品和个人护理品中.PDMS在污水处理过程中几乎不被生物降解,主要随剩余污泥排放进入环境,仅有少量PDMS吸附在悬浮固体或污泥颗粒表面随污水排放进入水体和沉积物中.现有研究表明,PDMS在沉积物中较难迁移和降解;而在不同类型土壤中均可以降解.PDMS对水生态系统风险较低,对底栖生物的急性毒性也不明显;在土壤环境中,PDMS及其降解产物对土壤微生物、土壤动物及农作物的生长和活动没有显著的影响.根据目前为数不多的研究,PDMS及其降解产物在各种环境中的生态毒性都较小,但随着PDMS产量和使用量的快速增长,其在环境中的含量呈快速上升趋势,有必要进一步明确PDMS对环境的潜在威胁.     

EM堆肥对黑土耕作区中小型土壤动物群落的影响

2012年5、7和9月在哈尔滨市典型黑土农田区,采用定点试验的方法设置空白对照、低浓度、中浓度和高浓度4个处理样地,分析不同浓度EM堆肥处理对中小型土壤动物群落组成、垂直结构、季节性动态和多样性的影响.结果表明: 不同浓度EM堆肥处理下共捕获中小型土壤动物7860只,平均密度49125只·m^-2,隶属于3纲10目,划分为30个类群.EM堆肥处理增加了中小型土壤动物类群数量,低浓度处理中小型土壤动物个体密度低于空白对照样地,但随着EM堆肥浓度的增加,中小型土壤动物个体密度均有所增加;中小型土壤动物群落的类群数和个体密度的垂直分布具有表聚性特征;中小型土壤动物群落存在一定的季节变化特征;不同浓度EM堆肥处理样地中小型土壤动物群落多样性指数均有所增加,土壤有机质对这种多样性的变化影响相对较大;EM堆肥处理下中小型土壤动物对土壤环境因子的响应不同,常见类群和优势类群对土壤环境的变化有较强的适应性,而稀有类群相对敏感,受到特定的环境因子的影响.说明EM堆肥处理可在一定程度上改善黑土区农田中小型土壤动物群落结构、增加其多样性.     

蝴蝶对全球气候变化响应的研究综述

全球气候变化以及生物对其响应已引起人们的广泛关注。在众多生物中,蝴蝶被公认为是对全球气候变化最敏感的指示物种之一。已有大量的研究结果表明,蝴蝶类群已经在地理分布范围、生活史特性以及生物多样性变化等方面对全球气候变化作出了响应。根据全球范围内蝴蝶类群对气候变化响应的研究资料,尤其是欧美一些长期监测的研究成果,综述了蝴蝶类群在物种分布格局、物候、繁殖、形态特征变化、种群动态以及物种多样性变化等方面对气候变化的响应特征,认为温度升高和极端天气是导致蝴蝶物种分布格局和种群动态变化的主要因素。在此基础上,展望了我国开展蝴蝶类群对气候变化响应方面研究的未来发展趋势。     

生态交错带及其研究进展

生态交错带研究对探索自然生态规律和保护环境有重要意义。近30a来,有关生态交错带的论文数平均年增57%,显示其得到了愈来愈广泛的关注。回顾了生态交错带概念的产生与发展,区分了它与边缘、生态边界层与生态过渡带等概念的异同;简述了其7个基本属性,即高生物多样性、丰富的特有种、大量外来种、频繁的物质流动、敏感的时空动态性、结构的异质性和脆弱性;总结提炼了生态交错带的基本原理和假说;综述了生态交错带的生物多样性产生机制、对全球变化的响应与反馈、生态设计与管理以及生态交错带模型发展和整合的研究进展。提出今后需要大力发展理论研究、多尺度模型转化和多因子综合分析,以完善生态交错带理论并支持生态学机理的探索。     

蚂蚁扰动对土壤有机碳循环过程的影响研究进展

蚂蚁作为生态系统的消费者和分解者,其对土壤有机碳库的影响一直是学术界研究的热点。目前研究主要从蚂蚁对土壤宏量元素储量、理化性质、微生物群落活动等方面探究蚂蚁对土壤有机碳库的影响。本文综述了蚂蚁扰动对土壤有机碳循环过程特征的影响。蚂蚁筑巢改变了蚁穴土壤的微生境、微气候与土壤理化性质,并通过重构土壤微生物群落结构特征、调控地表植被演替过程与格局等方式,直接或间接的影响蚁巢中土壤有机碳来源、碳库分配过程、有机碳库稳定性、有机质微观分子特征等,在微域、局地乃至景观尺度上影响土壤有机碳的循环过程。未来研究应着重从量化蚂蚁扰动及其导致的环境因子波动对土壤碳通量变化的贡献、建立定量模型联系并统一蚂蚁影响下土壤碳循环过程、厘清蚂蚁影响土壤有机碳库稳定性的机制等方面开展深入研究,揭示蚂蚁作为“生态工程师”在调控土壤碳循环过程中的作用机制。     

Perennial grass bioenergy cropping systems: Impacts on soil fauna and implications for soil carbon accrual

Perennial grass energy crop production is necessary for the successful and sustainable expansion of bioenergy in North America. Numerous environmental advantages are associated with perennial grass cropping systems, including their potential to promote soil carbon accrual. Despite growing research interest in the abiotic and biotic factors driving soil carbon cycling within perennial grass cropping systems, soil fauna remain a critical yet largely unexplored component of these ecosystems. By regulating microbial activity and organic matter decomposition dynamics, soil fauna influence soil carbon stability with potentially significant implications for soil carbon accrual. We begin by reviewing the diverse, predominantly indirect effects of soil fauna on soil carbon dynamics in the context of perennial grass cropping systems. Since the impacts of perennial grass energy crop production on soil fauna will mediate their potential contributions to soil carbon accrual, we then discuss how perennial grass energy crop traits, diversity, and management influence soil fauna community structure and activity. We assert that continued research into the interactions of soil fauna, microbes, and organic matter will be important for advancing our understanding of soil carbon dynamics in perennial grass cropping systems. Furthermore, explicit consideration of soil faunal effects on soil carbon can improve our ability to predict changes in soil carbon following perennial grass cropping system establishment. We conclude by addressing the major knowledge gaps that should be prioritized to better understand and model the complex connections between perennial grass bioenergy systems, soil fauna, and carbon accrual.     

Interactions between atmospheric CO2 enrichment and soil fauna

We have reviewed the responses of soil fauna to increased concentrations of atmospheric CO₂ and the consequent climate change. These will affect several attributes of animal populations and communities including their density, biomass, diversity, activity, rates of consumption, life history parameters and migration ability. Changes in the quality and quantity of litter and global warming are the main factors which are expected to modify soil fauna. Although changes have been observed in several attributes of the soil fauna as a consequence of increased concentrations of atmospheric CO₂, no general trend which might allow to the prediction of a general pattern of response has been identified. Because of the complexity of the biological mechanisms and the synergetic action of several factors, the few resulting responses reported in the literature are inconclusive. However, some aspects of the situation deserve more attention. These include the consequences of (1) changes in the food resources for soil fauna in the litter layer and in the rhizosphere, (2) the consumption of low quality litter by the macrofauna, (3) the change in life span in response to temperature elevation, (4) the enhancement of earthworm burrowing activity and (5) the changes in community composition arising because of specific differential resistance to adverse conditions. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.