土壤动物生态专栏

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1. 蚂蚁筑巢对热带橡胶人工林土壤甲烷排放季节动态的影响

王郑钧, 王邵军, 肖博, 解玲玲, 郭志鹏, 郭晓飞, 李瑞, 罗双, 夏佳慧, 杨胜秋, 兰梦杰

应用生态学报 2024, 35 (6): 1695-1704. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202406.032

摘要（254）

PDF（pc）（2255KB）（56）

蚂蚁筑巢能够通过改变土壤甲烷氧化/还原微生物及理化环境,调控森林土壤甲烷排放过程及季节动态。以西双版纳热带橡胶人工林群落为研究样地,采用静态箱-气相色谱法测定蚁巢和非巢土壤甲烷排放通量的季节变化,分析蚂蚁筑巢引起热带人工林土壤功能微生物、微生境及土壤养分改变对甲烷排放通量的影响规律。结果表明: 1)与非巢地相比,蚂蚁筑巢显著降低了橡胶人工林土壤甲烷排放,年均通量减少59.9%。干季蚁巢土壤是甲烷汇(-1.770 μg·m^-2·h^-1),相较非巢地减少了87.2%;湿季蚁巢土壤则为源(0.703 μg·m^-2·h^-1),其甲烷排放量增加了152.7%。2)蚂蚁筑巢改变了土壤温湿度及碳氮养分含量。相较于非巢地,蚁巢土壤温度、湿度及碳氮组分含量年均增幅达4.9%～138.5%,其对甲烷排放通量的解释率分别为90.1%、97.3%、27.3%～90.0%。3)蚂蚁筑巢改变功能微生物多样性及群落结构。相较非巢地,蚁巢年均甲烷产生菌群落多样性指数(Ace、Chao1、Shannon和Simpson)变幅为-9.9%～61.2%,且高于甲烷氧化菌群落(-8.7%～31.1%),产甲烷菌和甲烷氧化菌优势属相对丰度变幅分别为46.8%和-6.3%。甲烷产生菌对排放通量的解释率(78.4%)高于氧化菌(54.5%),甲烷产生菌与甲烷氧化菌优势属对排放通量的解释率共为68.9%。4)结构方程表明,甲烷产生菌、氧化菌、土壤含水率为甲烷排放通量的主控因子,其对土壤甲烷排放的贡献率分别为95.6%、95.0%和91.2%,而土壤温度、碳氮组分的贡献(73.1%～87.7%)次之。因此,蚂蚁筑巢主要通过改变甲烷功能微生物多样性及土壤水分状况而影响甲烷排放季节动态。

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2. 中国土壤动物生态地理学研究现状与展望

张卫信, 申智锋, 赵灿灿, 马子鹤, 杨安, 邵元虎, 赵杰, 傅声雷

应用生态学报 2024, 35 (5): 1435-1446. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202405.029

摘要（730）

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土壤动物多样性及其影响的地表过程是陆地生态系统健康的重要基础。中国的土壤动物研究已走过70余春秋, 在土壤动物群落的物种组成及地理分布格局等方面取得了丰硕成果。随着土壤动物生态功能日益受到重视, 土壤动物生态地理学——作为土壤动物地理格局与生态系统服务的联系桥梁, 迎来了新的发展契机。土壤动物地理学研究可分为4个维度: 1) 土壤动物群落表观特征的时空格局;2) 土壤动物群落食性与习性等群落内在特征的时空格局;3) 土壤动物相关的生物和非生物互作关系的时空格局;4) 土壤动物相关或调控的关键生态过程的时空格局。传统的土壤动物地理学研究以土壤动物本身及其地理分布为焦点, 为使其能更直接地与生态系统服务相联系, 建议: 1) 从纯粹的生物地理学研究转向土壤动物群落相关或主导的重要“关系”和“生态过程”的时空格局研究;2) 拓展土壤动物地理学研究的时空尺度;3) 探究多尺度-多因子-多过程土壤动物相关数据的整合分析方法;4) 构建土壤动物生态地理学研究的标准参照系。土壤动物生态地理学的研究目标是揭示土壤动物群落“生态位”变化规律, 实现对土壤动物群落及其生态功能的精准调控, 进而服务于生态系统健康和人类福祉。

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3. 基于功能性状的土壤动物群落生态学研究进展

孙新, 谢致敬, 乔志宏, 高梅香, 殷睿, 常亮, 吴东辉, 刘满强, 朱永官

应用生态学报 2024, 35 (4): 1150-1158. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.028

摘要（935）

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功能性状是生物对周围环境响应与适应的直观表现,同时影响一系列的生态系统功能。土壤动物的功能性状可较好地表征和预测环境变化及其所在生态系统的功能变化。综合物种、系统发育及功能性状的多维分析,有助于全面和深入理解土壤动物分布格局、群落构建机制及生态系统功能。本文在阐述土壤动物功能性状常用表征指标和生态学意义的基础上,系统分析了基于功能性状的土壤动物群落响应环境变化及其群落构建过程的相关研究进展,并提出未来在理论上应重点关注生物互作的生态进化过程对土壤动物功能性状的影响,在方法上应注重具有生态学意义的功能性状数据库的建立,还应重视利用功能性状与生态功能的关系指导生态恢复实践,促进土壤生物多样性保护及资源可持续利用。

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4. 蚂蚁巢穴对高檐蒲桃热带次生林土壤CH₄排放通量的影响

解玲玲, 王邵军, 肖博, 王郑钧, 郭志鹏, 郭晓飞, 罗双, 李瑞, 夏佳慧, 兰梦杰, 杨胜秋

应用生态学报 2024, 35 (3): 678-686. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202403.030

摘要（402）

PDF（pc）（2047KB）（82）

探明蚂蚁巢穴对热带次生林土壤甲烷排放的影响过程及机理,对于理解土壤动物活动对温室气体排放的贡献具有重要科学意义。以西双版纳高檐蒲桃热带次生林群落为研究样地,采用静态箱-气相色谱法测定蚁巢与非蚁巢土壤甲烷排放干湿季动态,探讨蚂蚁巢穴引起土壤功能微生物多样性及理化性质的变化对甲烷排放的影响机制。结果表明: 1)蚂蚁巢穴显著促进土壤甲烷的排放,蚁巢排放量是非蚁巢土壤的2.6倍。2)蚁巢与非蚁巢土壤甲烷排放通量具有显著的干湿季变化,干季为碳汇,其通量变幅为(-0.29±0.03)～(-0.53±0.02) μg·m^-2·h^-1;湿季为碳源(0.098±0.02)～(0.041±0.009) μg·m^-2·h^-1;蚁巢甲烷通量均大于非巢地,蚁巢干湿季变幅(-0.38± 0.01)～(0.12±0.02) μg·m^-2·h^-1小于非巢地(-0.65±0.04)～(0.058±0.006) μg·m^-2·h^-1。3)蚂蚁巢穴显著促进土壤产甲烷菌多样性(Ace和Shannon指数)、温湿度、碳库(有机碳、易氧化碳和微生物生物量碳)和氮库(全氮、水解氮、铵态氮和微生物生物量氮)组分的增加(增幅为6.2%～37.8%),蚂蚁巢穴却引起土壤甲烷氧化菌多样性(Ace和Chao1指数)的减少(减幅为21.9%～23.8%)。4)结构方程表明:土壤温度、湿度、碳库、氮库、产甲烷菌多样性显著促进土壤甲烷排放,分别解释了6.9%、21.6.%、18.4%、15.2%和14.0%的通量变化;甲烷氧化菌多样性的变化对甲烷排放具有抑制作用,解释10.8%的通量变化。因此,蚂蚁巢穴的存在引起了土壤功能细菌多样性、微气候和碳氮库的改变,进而影响热带次生林甲烷排放。

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5. 吕梁山森林生态系统土壤螨类物种多样性和功能多样性对海拔梯度的响应

刘倩煜, 王让虎, 吴鑫杰, 窦永静

应用生态学报 2023, 34 (12): 3301-3312. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202312.032

摘要（481）

PDF（pc）（1945KB）（138）

山地生物多样性的海拔梯度格局及其形成机制一直是生态学研究的热点问题。然而,目前的研究多集中于地上植物和动物,关于地下无脊椎动物的研究明显具有滞后性。本研究以土壤螨类这一典型的中型土壤动物为研究对象,采用梯度格局法,对吕梁山自海拔1318 m至2500 m,每隔约100 m进行土壤样品采集,共9个海拔,采用物种多样性指数和功能多样性指数探讨土壤螨类多样性沿海拔梯度的分布格局。同时,测定土壤pH、全氮、全磷、全钾以及有机质含量,探究土壤螨类多样性对环境因子的响应机制。本研究共捕获土壤螨类715只,隶属于3目27科28属29种,小枝卷甲螨、胸前下盾螨、肩翅尖棱甲螨为优势种。非度量多维尺度分析结果表明,土壤螨类群落结构沿海拔梯度变化明显,主要是由圆上罗甲螨、小枝卷甲螨分别在高海拔地区和低海拔地区的集中分布造成的。单因素方差分析结果表明: 不同海拔间土壤螨类个体密度具有显著差异,Margalef指数、Shannon指数、Simpson指数沿海拔梯度的变化呈单峰分布格局,在中海拔处达到最大;土壤螨类的功能丰富度指数和功能均匀度指数随海拔的变化呈单峰分布格局,其他功能多样性指数随海拔变化无明显变化规律。冗余分析结果表明,全钾和土壤pH是影响土壤螨类群落组成及分布的主要环境因子。土壤螨类Pielou指数与土壤pH呈显著正相关关系,土壤螨类功能均匀度指数与海拔呈显著负相关关系;个体密度、物种数、Margalef指数、Simpson指数和Shannon指数均与功能丰富度指数呈极显著正相关关系。土壤螨类的物种多样性和功能多样性对海拔高度的变化有不同的响应规律,未来应加强长期动态监测,以深入探讨土壤生物多样性与生态系统功能的关系。

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6. 牦牛和藏羊放牧对青藏高原高寒草甸土壤节肢动物群落的影响

孙彩彩, 董全民, 杨晓霞, 冯斌, 时光, 吕卫东

应用生态学报 2023, 34 (11): 3127-3134. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202311.031

摘要（352）

PDF（pc）（906KB）（83）

基于青海省海北藏族自治州海晏县的“高寒草地-家畜系统适应性管理技术平台”,开展了牦牛和藏羊放牧对高寒草甸土壤节肢动物影响研究。结果表明: 试验共得到土壤节肢动物隶属4纲8目26科,其中优势类群为螨总科和甲螨总科;放牧牦牛和藏羊均会降低土壤节肢动物多度,但会提高土壤节肢动物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数;放牧牦牛可显著提高捕食性土壤节肢动物功能群类群数,放牧牦牛和藏羊均可显著提高腐食性土壤节肢动物功能群类群数,但对杂食性和植食性土壤节肢动物功能群的类群数无显著影响;放牧牦牛和藏羊均显著降低了土壤螨类的多度;土壤容重、速效钾和速效氮是影响土壤节肢动物群落组成的主要环境因子。

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7. 亚热带森林不同树种下土壤动物群落结构特征

温辉辉, 吴福忠, 张慧玲, 彭清清, 邱丹妮, 彭艳

应用生态学报 2023, 34 (10): 2797-2804. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202310.031

摘要（505）

PDF（pc）（2181KB）（140）

土壤动物群落在生态系统物质循环等关键功能中具有至关重要的作用,但不同树种下凋落物质量和微环境差异可能调控着土壤动物群落结构。本研究以亚热带森林同质园中8个优势树种为对象,于2022年8月原位调查了不同树种下土壤动物群落结构的组成、分类学类群和功能群的差异以及调控因子。共捕获土壤动物567只(白蚁和蚂蚁除外),隶属3门10纲26目99科,其中角翼甲螨科、蛉蟋科、原虫兆科、等节虫兆科为优势类群。树种显著影响了土壤动物总体丰度,表现为火力楠＞杜英＞米槠＞杉木＞香叶＞木荷＞马尾松＞枫香。不同树种下土壤动物的丰富度、均匀度和多样性具有明显差异,火力楠、杉木土壤动物丰富度和多样性相对较高,米槠、枫香相对较低;枫香中小型土壤动物均匀度最高且显著高于火力楠、杜英,而大型及总的土壤动物均匀度在8个树种间差异不大。此外,火力楠树种下杂食性和植食性土壤动物丰度相对较高,杜英树种相对较低;杜英、火力楠树种下捕食性和腐食性土壤动物丰度较高,显著高于枫香,且腐食性土壤动物主要以中小型土壤动物为主。冗余分析显示,凋落物N、C∶N、K是影响土壤动物群落结构的主要因子。表明凋落物层较厚且凋落物N、K含量较高的树种可能有利于提高土壤动物群落多样性及影响不同功能类群土壤动物的分布,从而有助于维持森林生物多样性。

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8. 城市化梯度下入侵生物非洲大蜗牛肠道微生物群落特征

谢婧, 张怡悦, 唐仲辉, 孙新

应用生态学报 2023, 34 (10): 2813-2819. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202310.030

摘要（570）

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为了探究城市化梯度下入侵物种非洲大蜗牛肠道微生物多样性及群落结构特征,本研究在厦门市城市、城郊及农村的5个公园中采集了30只非洲大蜗牛样本。利用三代PacBio测序平台对其16S rRNA基因进行全长测序,解析了非洲大蜗牛肠道及栖息地土壤微生物的群落特征。结果表明: 非洲大蜗牛肠道微生物与栖息地土壤微生物群落的组成之间存在显著差异,且非洲大蜗牛肠道微生物对城市化的响应更为敏感。非洲大蜗牛的栖息地土壤微生物α多样性指数(Sobs、Chao、Shannon指数)均高于其肠道内。虽然城市、城郊和农村土壤微生物群落β多样性指数相似,但非洲大蜗牛肠道微生物群落组成存在显著差异。城市化显著影响了非洲大蜗牛肠道微生物群落的组成,在城市及城郊,非洲大蜗牛的肠道微生物主要为肠杆菌科、黄单胞菌科、支原体科,而在农村主要为链球菌科和类芽孢杆菌科。在城市环境中,非洲大蜗牛肠道微生物组中潜在人类致病菌的种类和丰度显著增加,意味着城市化增加了非洲大蜗牛传播潜在致病菌的风险。

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9. 稳定同位素技术在土壤食物网研究中的应用

王骁, 梁思维, 田艺佳, 刘笑彤, 梁文举, 张晓珂

应用生态学报 2023, 34 (10): 2861-2870. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202310.013

摘要（516）

PDF（pc）（6118KB）（139）

稳定同位素技术的发展为深入揭示地下黑箱-土壤食物网的结构和功能提供了重要的方法和手段。本文回顾了稳定同位素技术在土壤食物网研究中的应用,主要包括利用同位素确定土壤动物的食源和食性偏好;通过土壤动物取食与固持养分过程中的同位素分馏效应,分析土壤食物网的营养级结构;此外,稳定同位素技术还揭示了土壤食物网各营养级土壤生物在土壤生态系统物质能量流动中的作用,有助于准确高效地开展土壤食物网在土壤碳氮循环过程中的贡献及作用机理研究。本文同时指出了目前稳定同位素技术的局限性,展望了未来重点发展的方向。

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10. 蚂蚁筑巢对热带次生林土壤N₂O排放季节动态的影响

张昆凤, 王邵军, 王平, 张路路, 樊宇翔, 解玲玲, 肖博, 王郑钧, 郭志鹏

应用生态学报 2023, 34 (5): 1218-1224. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202305.009

摘要（530）

PDF（pc）（1648KB）（272）

采用静态箱-气相色谱法,对西双版纳热带次生林崖豆藤群落中的蚁巢土壤N₂O排放通量的季节动态进行定位研究,分析蚂蚁筑巢引起土壤碳氮库及温湿度等土壤性质变化对N₂O排放的影响特征。结果表明: 蚂蚁筑巢显著影响热带森林土壤N₂O排放,蚁巢土壤N₂O排放通量(0.67 mg·m^-2·h^-1)显著高于非蚁巢土壤(0.48 mg·m^-2·h^-1),较非蚁巢土壤增加了40.2%;蚁巢与非蚁巢土壤N₂O排放通量具有显著的季节变化,6月分别为0.90 和0.83 mg·m^-2·h^-1,显著高于3月(分别为0.38 和0.19 mg·m^-2·h^-1);蚂蚁筑巢显著增加了土壤含水率、温度、有机碳、全氮、水解氮、铵态氮、硝态氮和微生物生物量碳,相较于非蚁巢增加了7.1%～74.1%,蚁巢土壤pH相较于非蚁巢土壤降低了9.9%。结构方程结果表明,土壤氮库、碳库和温湿度均对N₂O排放通量具有显著促进作用,土壤pH则表现为显著的抑制作用;土壤氮库、碳库、温湿度和pH对N₂O排放通量变化的解释量分别为37.2%、27.7%、22.9%和9.4%。蚂蚁筑巢主要通过改变热带次生林土壤硝化与反硝化底物(硝态氮、铵态氮)、碳库含量及微生境(如温湿度)而调控N₂O排放动态。

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