基于文献计量分析的土壤动物研究现状和发展趋势

文章基于Web of Science(WoS)核心数据库中2709篇和中国知网(CNKI)数据库中2012篇土壤动物领域文献,统计2003—2023年该领域发文数量、发文国家合作情况、研究机构、高频关键词等,分析对比土壤动物领域国内外研究现状。运用VOSviewer和CiteSpace两种可视化软件,旨在探讨该领域的研究重点和发展趋势。结果显示,我国在土壤动物领域的研究能力不断提高;国际合作研究在该领域存在不平衡的特点,中国研究机构与德、美等国的合作较为密切;国内外相关研究机构主要集中在高校,中国的研究机构在发表论文方面处于国际领先地位,但文献质量有待提升;国内文献多从生物多样性、群落结构功能与土壤理化性质之间的关系等方面展开,在凋落物降解、碳循环等方面的研究较少。二十多年来,土壤动物方面的研究逐渐受到重视和广泛关注,对该领域生态学问题的研究也逐步受到重视。

腾格里沙漠东南缘固沙植被区蚁丘对中小型土壤节肢动物群落的影响

为阐明固沙植被区中蚂蚁筑巢活动形成蚁丘对中小型土壤节肢动物群落的影响规律,于2022年在腾格里沙漠东南缘建植第5、8、34、57年的固沙植被区中,分别采集蚁丘内、外土壤样品,采用干漏斗法分离中小型土壤节肢动物,调查了固沙植被演替过程中蚁丘内外中小型土壤节肢动物群落组成、多样性分布特征及影响因素。结果显示:(1)中小型土壤动物的优势类群包括球角虫兆属、等节虫兆属和小真古螨科,分别从第8、34、57年开始呈现出蚁丘内显著高于蚁丘外的分布特征(P<0.05)。中小型土壤节肢动物优势类群个体数及总个体数均从固沙植被建植第8年开始,蚁丘内显著高于蚁丘外(P<0.05)。(2)中小型土壤动物群落类群数和Shannon-Wiener指数均表现为从固沙植被建植第34年开始,表现为蚁丘内显著高于蚁丘外(P<0.05),而且34年固沙植被区蚁丘内分别是蚁丘外的1.6倍、2.2倍,57年固沙植被区蚁丘内分别是蚁丘外的2.3倍、3.9倍;均匀度指数仅在固沙57年呈现出蚁丘内显著高于蚁丘外(P<0.05)的分布特征,即蚁丘内是蚁丘外的5.4倍。(3)结构方程模型显示,在固沙初期,土壤黏粒含量是影响中小型土壤节肢动物群落分布的主要环境因子,而在中后期则为土壤全氮和全钾含量。综合分析表明,腾格里沙漠东南缘固沙植被演替初期蚁丘仅增加中小型土壤节肢动物个体数,而只有在长期演替后蚁丘才表现为显著增加其个体数和多样性、直至改变群落组成结构,并对裸沙地中小型土壤节肢动物个体数分布具有重要辐射作用。

纤毛虫原生动物对戈壁土壤团聚体变化的生态响应——以河西走廊中部为例

选择河西走廊中部戈壁土壤样品并进行过筛处理,旨在探究荒漠生态系统中土壤纤毛虫原生动物蕴藏量以及不同粒级土壤团聚体和纤毛虫种类/类群与丰度间的相关关系,同时分析比较完全培养计数法与Foissner计数法统计原生动物的效率,探讨纤毛虫原生动物在不同土壤粒径中的分布和演替规律。结果表明:①完全培养计数法获取的纤毛虫总丰度为Foissner计数法的16.5倍,培养第10天纤毛虫总类群数为Foissner计数法的2倍;②不同粒级土壤团聚体中纤毛虫总丰度随着土壤粒径的减小而增大,100目土样纤毛虫丰度是原位土样的3.4倍,原位和10目土样获得的纤毛虫总种类/类群数均高于颗粒和100目土样;③土壤pH和水分扰动是导致纤毛虫丰度变化的主导因素;④在“非淹没培养皿法”过程中,土壤纤毛虫群落呈现“低等-高等-低等”的演替规律。土壤团聚体作为土壤最重要的结构体,对维持土壤中的微生物群落结构和酶活性有着重要的作用,建议今后对荒漠生境土壤进行纤毛虫分类学研究时,针对不同类群或目标种尝试进行土壤样品的过筛处理或复检日期的匹配化选择。完全培养计数法不仅能够记录“非淹没培养皿法”实验过程中各种类/类群的数量和丰度,还可追踪土壤纤毛虫群落演替,得出物种蕴藏量的“理论丰度峰值”,同时分析各种类/类群与理化因子间的相关关系,为抑纤毛虫作用“Ciliatostasis”的研究提供理论依据。

等氮条件下施用不同有机肥对玉米田大型土壤动物种群的影响

为从土壤动物角度研究土壤改良和耕地质量提升,探究等氮条件下不同有机肥和化肥配施对玉米田大型土壤动物的影响,试验设定猪粪(处理3)、羊粪(处理4)、菌渣(处理5)、易腐垃圾(处理6)有机肥、化肥(处理2)和空白(处理1)共6个处理,对不同施肥处理不同土层的土壤环境及大型土壤动物的分布情况开展调查,并对其大型土壤动物多样性进行了分析。结果表明,在玉米田土壤中共捕获到膜翅目、蜘蛛目、半翅目和弹尾目等10个类群的大型动物,以膜翅目和蜘蛛目为优势类群。各处理组的Shannon-Wiener多样性指数从高到低依次为处理6、处理3、处理4、处理5、处理2和处理1。其中,易腐垃圾有机肥处理的Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数最高,猪粪有机肥处理次之。4种有机肥处理的Shannon-Wiener多样性指数均比纯化肥和空白处理高,可见有机肥料的施用增加了土壤含水量,提高了有机质及全氮含量,有利于土壤动物群落数量和多样性增加,有利于农业可持续发展。

长白山区4种针叶林有效叶面积指数遥感精细反演及空间分布规律

[目的]研究快速、准确、宏观获取不同森林类型有效叶面积指数(LAI_(e))的方法,探讨其空间分布规律,为中小尺度森林LAI_(e)遥感产品的开发提供新思路,为林业精细化监测和森林生态系统碳水循环模拟提供科学可靠的技术手段。[方法]以长白山为研究区,基于Sentinel-2A多光谱影像,运用三维卷积神经网络提取研究区4种针叶林型(长白落叶松、樟子松、红松和红皮云杉)的空间分布;采用区分林型和全样本2种方案,分析样地实测LAI_(e)与7种植被指数(增强植被指数、反红边叶绿素指数、改进简单植被指数、归一化水体指数、归一化植被指数、土壤调节植被指数、简单植被指数)的相关关系;利用各林型对应的最优植被指数,构建区分林型和全样本LAI_(e)与植被指数的回归模型,并基于验证样本数据对比区分林型模型、全样本模型和PROSAIL模型在LAI_(e)反演中的精度表现;结合地理因子分析4种针叶林型LAI_(e)空间格局及变化规律。[结果]所有样本组中7种植被指数与相对的LAI_(e)均存在极显著相关关系(P<0.01),除增强植被指数(EVI)与红松LAI_(e)、简单植被指数(SR)与红皮云杉LAI_(e)外,相关系数均大于0.6,但组间LAI_(e)与不同植被指数相关性具有较大差异;红松、长白落叶松和樟子松LAI_(e)与反红边叶绿素指数(IRECI)相关性最高,红皮云杉、红松LAI_(e)分别与EVI、改进简单植被指数(MSR)相关性最高;4种不同林型模型比全样本模型的R2提高12.7%以上,RMSE降低34.5%;研究区内4种林型LAI_(e)范围在0.37~5.86之间,平均LAI_(e)由高至低依次为红松、长白落叶松、樟子松、红皮云杉。红松对海拔、坡度、坡向的变化最为敏感,红皮云杉、樟子松次之,长白落叶松最小。[结论]不同林型LAI_(e)与遥感植被指数的相关程度存在明显差异,区分林型构建回归模型能够提高LAI_(e)反演精度;区分林型后拟合的线性模型精度整体较PROSAIL模型和全样本模型更高,但LAI_(e)高值区域没有PROSAIL模型表现稳定;4种针叶林型LAI_(e)对地理因子变化的反应差异较大。本研究可为精细区分森林类型的中小尺度针叶林LAI_(e)遥感反演研究提供参考。

基于卫星跟踪的黄河三角洲东方白鹳适宜栖息地分布预测

【目的】根据黄河三角洲东方白鹳卫星跟踪位点,预测其在全国范围内夏季和冬季适宜栖息地分布,以期为东方白鹳的协同保护提供科学依据。【方法】利用2016—2022年山东黄河三角洲80只东方白鹳卫星跟踪数据,通过空间自相关分析筛选出夏季5283个点位,冬季4730个点位,使用最大熵模型(MaxEnt)预测黄河三角洲东方白鹳夏季与冬季潜在适宜栖息地分布,并划分适宜等级。【结果】1)MaxEnt模型预测夏季和冬季AUC值分别为0.866和0.838,结果准确性好。2)海拔、等温性、距河湖距离、平均气温日较差、降水量季节性以及土地利用类型是影响黄河三角洲东方白鹳夏季与冬季分布的关键环境因素。3)黄河三角洲东方白鹳夏季栖息地高适宜区面积为14.75×10^(4)km^(2)(占适宜区总面积的13.01%),主要位于松嫩平原(57.52%)、渤海湾(17.56%)、辽河平原(14.94%)等地区;栖息地类型包括湿地(35.30%)、农田(33.74%)和水域(12.43%)等。4)冬季栖息地高适宜区面积为11.63×10^(4)km^(2)(占适宜区总面积的11.62%),主要位于长江中下游平原(49.02%)、淮河流域江苏洪泽湖(23.75%)、渤海湾(11.52%)等地区;栖息地类型主要包括湿地(40.56%)、农田(29.68%)和水域(18.45%)等。(5)夏季与冬季栖息地高适宜区的重叠面积为2.13×10^(4)km^(2)(占总重叠面积的4.11%),主要分布在渤海湾(59.81%)、山东半岛沿海(23.24%)、江苏东部沿海(9.34%)等区域。【结论】夏季适宜栖息地向北扩到东北松嫩平原、三江平原和辽河平原,该结果打破了东方白鹳出生后扩散的传统认知,建议加强该物种的协同保护。

等氮条件下不同有机无机肥配施对甘薯田土壤大型动物分布和群落的影响

为了考察等氮条件下有机肥配施无机肥对甘薯田土壤大型动物分布和群落的影响,在甘薯生长过程中设置了猪粪有机肥、羊粪有机肥、菌渣有机肥和易腐垃圾有机肥4种有机肥与化肥配施处理,以单施化肥和不施肥为对照,各处理纯氮用量均为150.00 kg/hm^(2),考察了不同施肥处理下土壤的含水率及pH的变化情况,并进行了土壤大型动物在土壤中的分布情况调查和多样性分析。在土壤中捕获到膜翅目(Hymenoptera)、弹尾目(Collembola)、蜘蛛目(Araneae)、双翅目(Diptera)、鞘翅目(Coleoptera)、半翅目(Hemiptera)、直翅目(Orthoptera)、鳞翅目(Lepidoptera)、隐翅目(Staphylinidae)、寡毛目(Oligochaeta)10个类群的大型动物。各不同肥料处理土壤大型动物中膜翅目为优势类群。在样地0~5 cm的表层土壤大型动物最多。土壤大型动物多样性分析结果表明,猪粪有机肥与化肥配施处理的Shannon-Wiener多样性指数为2.138,在所有处理中最高,比不施肥对照高60.51%,比单施化肥对照高12.23%,其类群数与个体数也最高。4种有机肥多样性指数都比不施肥对照高,有机肥料的施用可提高生物多样性,有利于农业生态的可持续发展。

天目山凋落物层和土壤层土壤螨群落沿海拔梯度的分布格局

土壤螨群落沿山地海拔梯度分布格局是生物地理学研究的重要内容,但是目前的研究主要关注土壤层中土壤螨群落,忽略了多样性更丰富的凋落物层.为了阐明凋落物层和土壤层中土壤螨群落沿海拔梯度的分布格局,于2021年5月在天目山沿海拔364.33~1476.29m的12个样地采集了凋落物层和土壤层中土壤螨样品.分析结果表明:(1)样品中共捕获土壤螨7172头,84种,优势物种为副小单翼甲螨,土壤螨群落物种数、个体数总体呈现先增后减趋势.(2)在凋落物层土壤螨的Margalef丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数和Simpson优势度指数沿海拔梯度变化显著,呈现单峰分布;而土壤层土壤螨的多样性指数沿海拔梯度变化不显著.表明凋落物层和土壤层土壤螨多样性沿海拔梯度的分布格局有所不同.建议在亚热带山地同时开展凋落物层与土壤层土壤动物多样性的海拔梯度分布研究,为山地土壤动物群落多样性对全球变化响应提供更丰富的基础数据.

甲烷排放研究热点的可视化分析

甲烷在土壤生态系统中扮演着不可缺少的重要角色,甲烷排放是物质循环和能量流动的关键过程。本文旨在为未来与甲烷排放相关的研究提供有关该领域的现有研究情况和热点信息。我们使用了1979年到2022年间CNKI数据库中以“甲烷排放”为标题的相关文献作为研究基础,对发文量、研究机构、学术期刊等方面进行了数据整理,并运用Ucinet和NetDraw进行可视化分析和热点预测。研究结果表明,全国范围内,学术界在甲烷排放领域的文献发表数量逐渐增加。目前,学术界主要关注减排、稻田、土壤和排放量等研究方向。随着国内科研工作的进一步深入探讨,甲烷排放领域的研究已取得了快速发展和高质量成果。

黄土高原生物结皮覆盖对土壤线虫垂直分布格局的影响

线虫在土壤食物网中占多个营养级,是土壤生态过程的重要指示生物,对维持生态系统结构与功能具有重要作用。生物结皮作为“荒漠工程师”对干旱生态系统的生物多样性具有积极影响,但其对土壤线虫群落的影响与机制尚不明确。分别采集藓结皮和藻结皮覆盖下不同深度(0—14 cm,每2 cm一层)的土壤以及无结皮土壤,采用Baermann湿漏斗法提取土壤线虫并鉴定计数,对比分析了生物结皮类型和土层深度对土壤线虫属的丰富度、丰度和多样性的影响及其途径。结果表明:(1)无结皮土壤中线虫以头叶属(Cephalobus)、细齿属(Leptonchus)和微矛属(Microdorylaimus)为优势属,而生物结皮覆盖土壤中线虫以无咽属(Alaimus)、细齿属(Leptonchus)、鹿角纯属(Cervidellus)和微矛属(Microdorylaimus)为优势属;(2)与无结皮相比,藻结皮使土壤线虫的属的丰富度、丰度和Shannon指数分别提高了35.2%、89.2%和4.5%,而藓结皮分别提高了44.4%、83.0%和24.8%;(3)两类生物结皮覆盖土壤剖面中线虫丰度均呈单峰分布,其中6—8 cm土层丰度最高,是深土层的3.2—11.7倍;而Shannon指数随土壤深度的增加而增加,表土层是深土层的1.5—1.7倍;(4)土壤温度、速效磷和有机质含量是影响线虫属的丰富度的主要因素,有机质、NH+4-N和NO-3-N含量是影响线虫丰度的主要因素,而土壤温度、含水量和速效磷含量是影响线虫多样性的主要因素。生物结皮可通过提升土壤含水率和养分含量、降低土壤温度等途径显著提升土壤线虫的丰度和多样性,并通过影响土壤理化性质的垂直分布继而间接调控土壤线虫群落的垂直分布格局,这对于理解生物结皮维持和提升干旱生态系统的生物多样性与生态系统多功能性具有重要帮助。

城市化和绿地类型对土壤跳虫群落及功能性状的影响

随着城市规模不断扩大和城市植被管理实践的日益推进,我国城市化进程正在飞速发展。城市化进程的加快及其导致的植被改变强烈影响土壤生物多样性。作为城市绿地生态系统中的优势类群和环境变化的指示生物,土壤跳虫的群落结构和功能性状变化反映了环境变化对土壤生态功能的影响。以跳虫为研究对象,按照城市化梯度,分别在公园绿地、道路两侧绿化带、居民区绿地和工业园绿地四种绿地类型中采集样品,并选择森林样地作为对照,探讨了城市化和绿地类型对跳虫群落及其功能性状的影响。结果表明:(1)不同绿地类型中跳虫群落组成和结构存在显著差异,其中森林中等节跳科的丰度最高,而其它绿地中为长角跳科;城市化和绿地类型显著影响了跳虫的物种多样性,其中城市公园中跳虫的Shannon指数比城郊公园显著降低,而城市居民区中的Shannon指数显著高于城郊居民区;在城市生境中,居民区和绿化带中跳虫的Pielou均匀度指数显著大于公园,而在城郊中,公园中的物种丰富度和Shannon指数均显著大于森林。(2)相比城市化,绿地类型对跳虫功能性状的影响更强烈,比如公园、绿化带和居民区等人为扰动较强的绿地筛选出了弹器发达、相对腿长较长和体色较深的表土生物种,而在森林中则以弹器退化、相对腿长较短和体色较浅的真土生物种为主。(3)此外,跳虫科阶元的丰度与土壤pH具有较强的相关性。本研究结果为城市土壤动物多样性的环境驱动机制及城市生物资源保护提供了一定的数据支撑和理论依据。

高原鼠兔筑巢行为形成的裸露斑块对土壤动物多样性的影响

为探究高原鼠兔筑巢行为对土壤动物多样性的影响,于2022年7月,在念青唐古拉山利用土钻法和干漏斗法进行土壤动物采集和分离,开展高原鼠兔筑巢行为形成的裸露斑块对土壤动物多样性影响的研究。此次调查共采集土壤动物311头,隶属3门,6纲,13目,32科,优势类群为隐颚螨科占所采样本20.26%。与原生草地相比,高原鼠兔筑巢行为形成的裸露斑块中土壤动物类群数、个体数、密度、多样性、丰富度、均匀度均减少,优势类群个体数和优势度则无显著差异。Pearson相关性分析得出土壤动物多样性与植被地上地下生物量、盖度、丰富度、多样性指数、土壤紧实度、土壤湿度呈正相关。结构方程模型进一步表明植被地上地下生物量减少对土壤动物多样性影响最为显著(P<0.01)。因此,高原鼠兔筑巢行为形成的裸露斑块内植被退化和土壤理化性质改变会导致裸露斑块中土壤动物多样性降低。

玉米秸秆留高茬免耕对黑土农田大型土壤动物群落的影响

为阐明玉米秸秆留高茬免耕对黑土农田大型土壤动物群落的影响,在吉林省梨树县保护性耕作研发基地,对常规耕作(CT)、免耕(NT)和秸秆留高茬免耕(SS)处理样地分3个季节开展大型土壤动物群落调查。结果显示,获得的土壤动物隶属2门4纲14目。在各处理中,线蚓科(Enchytraeidae)为优势类群,鞘翅目(Coleoptera)、地蜈蚣目(Geophilomorpha)、双翅目幼虫(Diptera larvae)和蚁科(Formicidae)多为常见类群。春季,NT处理的土壤动物密度显著(P<0.05)高于CT,是CT的3.8倍;夏季,SS处理的土壤动物密度显著高于CT,是CT的2.8倍;秋季,NT与SS处理的土壤动物密度均显著高于CT,分别是CT的2.1倍与2.3倍。各处理的土壤动物密度均表现出春低秋高的特点。SS处理的大型土壤动物群落组成与CT差异明显,特别是在夏、秋季节,但与NT处理差异不明显。相较于CT,SS处理显著增加了夏、秋季线蚓科的密度。综上,秸秆留高茬免耕有助于增加农田大型土壤动物的密度。

西藏热振国家森林公园土壤原生动物群落沿海拔分布格局及其与环境因子的关联特征

土壤原生动物是土壤中一类微型单细胞真核生物,是土壤的关键组成部分,对土壤环境质量动态变化具有重要的指示作用。为了解不同海拔土壤原生动物群落组成、多样性、分布格局及其与环境因子的耦合关系,于2021年7月根据西藏热振国家森林公园地理特征设置了3种不同海拔(低,LA;中,MA;高,HA)共9个样地,采用“非淹没培养法”、“活体观察法”和“Wilbert蛋白银法”对土壤原生动物进行培养和形态学鉴定。结果表明,研究区3种不同海拔共鉴定出土壤原生动物76种,隶属2门12纲23目32科46属,优势纲为动鞭纲(Zoomastigophorea),占总物种数的22.37%。其中,低海拔以动鞭纲为主,中高海拔以肾形纲(Colpodea)占据优势,这与肾形纲的生长方式为R-对策有关。Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数在3种海拔段之间均无显著差异。土壤pH、含水量在低海拔和高海拔间存在差异。共发生网络分析显示,3个不同海拔土壤原生动物物种的共现网络节点间的关系主要为正相关。Mantel分析和冗余分析结果显示,总磷是影响土壤原生动物群落组成的主要驱动因子。该研究结果有助于了解西藏热振国家森林公园生态系统变化,为青藏高原生态环境保护和可持续发展提供基础数据支持。

1970—2017年全球森林生物入侵的经济成本评估

为明确全球森林因生物入侵所产生的经济成本,采用InvaCost数据库对1970—2017年全球范围内森林生物入侵经济成本报告进行分析。通过R语言对筛选数据进行处理,调整各成本数值为2017年等值美元,分别求和计算每10年平均经济成本、损失与管理成本、各国支出成本和各物种总成本。在此基础上,构建5种模型预测2010—2017年成本组成,通过均方根误差比较各预测模型准确率,分析21世纪10年代全球森林生物入侵的可能成本。结果表明:1970—2017年,全球森林生态系统因外来生物的入侵所产生的经济成本为1815.32亿美元(约1.23万亿人民币),20世纪80年代是成本增长最快的时期;管理成本在总成本中占比偏低,最高支出仅为21世纪初的4.96亿美元(约33.5亿元人民币)/年,远低于同时期森林生物入侵产生的危害损失;在纳入研究的36个国家中,中国支出了54.05%的经济成本,共计981.2亿美元(约6627.71亿元人民币),排名第1,美国606.03亿美元、加拿大114.59亿美元,分列2、3位;经济成本最高的10种入侵生物,包括3种病害、3种虫害、2种有害动物和2种入侵植物,其中松材线虫病所造成的经济损失达977.17亿美元,在各类入侵生物的经济成本中占比最高;广义加性模型和多元自适应样条回归显示了较好的预测效果,所得均方根误差最低,模型计算全球总成本将进一步增加,最高可达2521.1亿美元(约1.7万亿人民币),2010—2017年年均成本为88.02~97.04亿美元(约594.55~655.48亿元人民币)。

蚯蚓活动下矿物对凋落物分解及腐殖化的影响

凋落物分解是植物向土壤输入有机碳的主要途径,蚯蚓和矿物的存在会改变凋落物的分解及其腐殖化。为探究培养后蚯蚓和矿物对玉米秸秆的有机元素组成、溶解性有机碳含量以及腐殖化程度的变化,本研究以玉米秸秆(CS0)为原料,分别通过添加蒙脱石和赤铁矿(原料∶矿物=7∶3,m∶m),在蚯蚓活动下进行135 d培养,标记为:玉米秸秆(CS)、玉米秸秆+蒙脱石(CSM)、玉米秸秆+赤铁矿(CSF)、玉米秸秆+蚯蚓(CSE)、玉米秸秆+蒙脱石+蚯蚓(CSME)、玉米秸秆+赤铁矿+蚯蚓(CSFE)。研究结果表明,分解后各处理组碳含量均有所减少。其中,与CS相比,CSM和CSF的碳含量平均减少46.01%,表明矿物加快了凋落物的分解。蚯蚓活动没有显著改变矿物对凋落物的分解。同时,凋落物培养后碳同位素比值(δ^(13)C)降低,表明^(12)C较^(13)C相对富集保留,尤其矿物添加下更为明显。但蚯蚓活动减弱^(13)C的损失,在CSME中最明显。这表明矿物和蚯蚓会影响凋落物不同组分的优先分解。从溶解性有机质(DOM)的组成和性质可知,培养后与CS相比,CSM和CSF的DOM的腐殖化指数(HIX)和生物指数(BIX)增大,表明矿物提高凋落物的腐殖化程度和生物可利用性。在蚯蚓活动下凋落物的腐殖化会进一步增强。此外,蚯蚓和矿物存在下其SUVA254、SUVA260和SUVA280增大,表明矿物/蚯蚓提高了其芳香化、疏水性和分子量,尤其是CSME最为显著。因此,蒙脱石和蚯蚓的添加更能显著增加DOM的腐殖化程度、疏水性和芳香性,提高土壤有机质的稳定。

免耕玉米秸秆还田频率与还田量对中型土壤动物群落的影响

为探究中型土壤动物群落对秸秆还田量和还田频率的响应机制,设置免耕高频低量秸秆还田(HF-1/3)、免耕高频高量秸秆还田(HF-2/3)、免耕低频低量秸秆还田(LF-1/3)、免耕低频高量秸秆还田(LF-2/3)和作为对照的常规垄作无秸秆还田(CT)5种处理。结果表明:秸秆还田相比常规垄作显著提高了中型土壤动物密度。春季LF-2/3处理中型土壤动物总密度显著高于其他处理,分别是CT处理4.6倍、HF-1/3处理2.6倍、HF-2/3处理2.7倍和LF-1/3处理2.4倍。夏季相同秸秆还田量下,HF-1/3处理显著高于LF-1/3处理,是其3.8倍,HF-2/3处理是LF-2/3处理1.6倍,但相同还田频率下,还田量处理间无显著差异。秋季HF-2/3处理显著高于其他处理,分别是CT处理8.2倍、HF-1/2处理2.5倍、LF-1/3处理2.3倍和LF-2/3处理3.4倍。夏季LF-1/3处理中型土壤动物群落多样性指数显著高于HF-2/3处理,其余季节各处理均无显著性差异。春季HF-2/3处理中型土壤动物群落均匀度指数显著高于LF-2/3处理,夏季HF-2/3处理显著低于CT和LF-1/3处理,秋季HF-2/3处理显著低于HF-1/3、LF-1/3和LF-2/3处理。主要中型土壤动物类群个体密度夏秋季整体表现为在相同还田量下,高频处理高于低频处理。蜱螨目及其中占比较高的甲螨亚目密度对还田频率和还田量响应与总体密度一致。弹尾目春季LF-2/3处理显著高于CT和LF-1/3处理,夏季HF-1/3处理显著高于CT处理,秋季HF-2/3处理显著高于其他处理。春季LF-2/3处理球角跳科个体密度显著高于CT处理,夏季HF-1/3处理显著高于CT和LF-1/3处理;秋季相同还田量下,高频处理显著高于低频处理。秋季HF-2/3处理等节跳科个体密度显著高于CT、HL-1/3和LF-2/3处理。夏季高频还田处理的长角跳科个体密度显著高于低频还田处理。春季LF-2/3处理的双翅目幼虫个体密度显著高于CT;夏秋季均以HF-1/3处理最高。对于蜱螨目与弹尾目密度比,春季LF-2/3处理远大于1并显著高于HF-2/3处理;秋季HF-1/3、HF-2/3和LF-2/3处理趋近于1并显著低于LF-1/3和CT处理。总体来看,相同秸秆还田量下,高频秸秆还田相比低频秸秆还田利于中型土壤动物生存,但在一定的还田频率下还需考虑还田量。

不同频次氮素添加对大豆农田生态系统土壤线虫的影响

土壤线虫在维持陆地生态系统的稳定性、促进物质循环和能量流动方面起着重要作用。而氮肥的添加是影响农田土壤线虫的重要因素,农田施肥是增加农作物产量和提高经济效益的有效措施。然而以往研究大多关注氮肥添加量对土壤线虫的影响,对于氮添加频次对农田生态系统土壤线虫群落影响的认识不足。以农田生态系统大豆作物为研究对象,设置对照(C)、低频施氮(NL)和高频施氮(NH)3种处理,研究土壤线虫群落对不同频次氮添加的响应,分析不同频次氮添加对农田土壤线虫群落结构的影响及其机制,从而为农田生态系统管理提供基础数据和科学依据。结果表明:(1)施氮处理后,土壤线虫物种丰富度和密度无显著变化。在0~10 cm土层,低频施氮使食真菌线虫相对丰度显著提升197.33%,植食性线虫相对丰度显著降低64.51%;高频施氮使食细菌线虫相对丰度显著升高26.49%,植食性线虫相对丰度显著降低47.13%(P<0.05)。(2)在0~10 cm土层,低频施氮显著提高cp-1类群比例,并显著降低cp-3类群比例;高频施氮使cp-1类群比例显著升高(P<0.05)(cp-1表示cp值为1的线虫类群)。(3)低频施氮使0~10 cm土层线虫通道比值显著降低,>10~20 cm土层线虫群落基础指数显著升高,0~10和>10~20 cm土层线虫群落结构指数显著降低(P<0.05)。在0~10 cm土层,低频和高频施氮使线虫群落富集指数显著上升(P<0.05)。(4)冗余分析表明,铵态氮含量、含水率和硝态氮含量是驱动土壤线虫群落变化的主要环境因子。总的来说,施氮会改变土壤环境和线虫营养类群结构。施氮可使偏r对策者cp-1类群数量显著增加,加快土壤线虫类群的世代交替和能量流动,降低土壤生态群落稳定性。低频施氮显著降低线虫通道比值,这表明土壤分解路径中的真菌分解路径得到增强。

不同产区杉木生物量与碳储量模型

【目的】建立适用于不同产区的杉木人工林生物量和碳储量模型,以便准确估算杉木人工林生物量和碳储量。【方法】基于四川、广西、江西和福建共109株杉木的树干、树皮、枝、叶和根实测生物量数据以及四川、广西和福建共40株杉木的树干、枝、叶和根的含碳量实测数据,建立不同产区、不同林龄和综合产区成熟林的可加性生物量、碳储量模型。采用似乎不相关回归(SUR)对可加性模型系统中的参数进行联合估计,并用调整后确定系数R^(2)_(a)和总相对误差TRE检验模型拟合精度。【结果】1)4个产区和不同林龄杉木生物量模型的R^(2)_(a)为0.6350~0.9958,TRE为−17.88%~21.39%,树干、树皮和全株生物量模型的R^(2)_(a)均在0.91以上,适用于建模地的杉木人工林生物量预测。广西分侧根拟合的生物量模型除一级侧根外,R^(2)_(a)均在0.80以上,TRE为−5.42%~7.21%,可用于预测广西杉木人工林侧根生物量。枝、叶、根的生物量模型拟合精度较干、树皮低。2)四川、广西和福建3个产区碳储量模型R^(2)_(a)为0.8050~0.9940,TRE为−19.34%~19.84%,树干、根和全株模型R^(2)_(a)在0.93以上,适用于各地区杉木人工林碳储量预测。枝、叶的碳储量模型拟合精度较干和根低。3)不同产区的生物量、碳储量模型通用性存在地域差异,位于中亚热带西区的四川生物量模型通用性最差,位于南亚热带的广西带皮干和全株生物量模型通用性较好,位于中亚热带东区的福建和江西生物量模型可进行相互预测;南亚热带广西的碳储量模型通用性最好,而四川和福建的碳储量模型仅适用于本地碳储量预测。4)综合生物量模型R^(2)_(a)为0.7335~0.9669,根据交互检验结果,综合模型可准确估算不同产区成熟林和福建幼龄林、中龄林的带皮干和全株生物量,TRE为−10.47%~19.88%;还可对江西和福建成熟林及福建中龄林除枝以外的各器官和全株生物量进行准确预测;综合碳储量模型R^(2)_(a)为0.8029~0.9826,除对广西杉木人工林枝碳储量的预测误差相对较大以外,其他检验样本TRE为−9.57%~15.70%,说明模型的通用性好,可准确预测不同产区的杉木人工林各器官和全株碳储量。【结论】本研究所建立的模型均适用于建模地生物量和碳储量的预测;模型的通用性受产区差异的影响;综合模型可用于不同地区生物量和碳储量的预测。

山西沁水县松墨天牛发生危害规律

[目的]本研究旨在明确山西省沁水县松墨天牛发生规律及危害特征,为有效防控松墨天牛在山西省内进一步扩散蔓延并阻断松材线虫入侵山西省提供理论科学依据。[方法]于2019—2022年,采用“动态监测法”连续4 a悬挂松墨天牛诱捕器监测松墨天牛成虫种群发生动态并分析成虫形态特征;结合“总有效积温定律”和气象数据,推算山西省沁水县松墨天牛发生世代数;建立24块标准样地,采用“每木检尺法”调查样地内的乔木树种遭受松墨天牛危害情况,同时选取36株危害致死的白皮松进行立木解剖,以明确松墨天牛在寄主树种白皮松上的发生危害规律。[结果]山西省沁水县松墨天牛雌雄成虫的鞘翅长、触角长、触角长/体长、胫节长、股节长这5个指标在雌雄之间的差异达到显著水平,可使用松墨天牛成虫“触角长/体长”作为松墨天牛性别判定的形态指标;松墨天牛在山西省沁水县约为1年1代,松墨天牛成虫的发生期约为5月下旬至10月上旬,其中始见期为5月下旬,始盛期为6月中旬,羽化高峰期为6月中旬至7月中下旬,盛末期为7月中下旬,终见期为10月上旬;在山西省沁水县,松墨天牛主要危害径级为2.50~17.50 cm白皮松树,其中幼虫主要分布于树干0~1 m(41.54%)处,羽化孔则主要集中于树干1~2 m(28.62%)范围内。[结论]松墨天牛在山西省沁水县发生世代约为1年1代,雌雄成虫形态特征差异显著;成虫发生期约为5月下旬至10月上旬,羽化高峰期主要集中在6月中旬至7月中下旬;松墨天牛在山西省沁水县主要危害白皮松树,幼虫虫口密度和羽化孔数量主要集中在树干0~2 m范围内。