土壤线虫是地下生态系统的重要组成部分,关注其群落分布、组成结构、生态功能及其与周围环境互作机制的线虫生态学研究,一直是土壤生物学研究的热点.本文系统介绍了 土壤线虫多样性高和食性多样的特点,阐述了土壤线虫作为指示生物和模式生物的优点,及其在生物防治、生态系统功能和土壤健康表征上的作用.回顾了近年来国内在土壤线虫生态学方面的研究进展,包括分子生物学鉴定方法、对全球变化的响应、食物网结构功能、地上地下多样性关系和大尺度多样性格局等.探讨了土壤线虫生态学的发展趋势,重点评述了采用高通量测序技术进行线虫分类和定量研究的前景,建立通用分析平台推广土壤线虫研究的必要性,以及加强大尺度土壤线虫调查的重要性.

城市绿地是城市生物多样性的热点区域和居民主要的休闲游憩场所,掌握其声景时空变化特征及其影响因素,对于生物多样性保护与声景营造具有重要意义.前期的声景研究多聚焦于森林、自然保护区等自然植被区域的声景特征及其差异分析.然而,城市绿地内部存在的人为干扰可能会导致其呈现出不同于自然植被的声景时空特征,对于城市强干扰环境下不同植被类型的声景特征及其驱动机制研究还比较薄弱.选取广州白云山景区次生林、人工林和疏林草地3种不同植被类型,开展了为期28d的声景监测,基于6种声景指数和声景功率揭示绿地声景的时空变化特征,并利用随机森林模型和冗余分析研究环境因素和人为干扰对于声景时空格局的影响.结果表明:声学复杂度指数(ACI)的变化规律显著反映了鸟类的黎明(6:00-8:00)合唱现象,声学信号强度从人工林、次生林到疏林草地依次降低,表明适当的人为干扰提高了鸟类发声强度,过度的人为干扰限制鸟类发声;归一化差异声景指数(NDSI)显示了次生林和人工林的白天声景以生物声为主,疏林草地是人工声占主导地位;不同绿地的主导发声频段及其影响因素具有明显差异,次生林以中频生物声(4-8kHz)为主,主要受海拔(ALT)、灌木丰富度(SR)和树高多样性(THD)的正向影响;人工林多为低频生物声(2-4kHz)和高频生物声(8-11kHz)声音,其声景功率与坡度(SLO)正相关,与到硬化小道距离(DHP)负相关;疏林草地人工声(1-2kHz)较多,到硬化干道距离(DHMR)、到硬化小道距离(DHP)和非硬化小道距离(DNHP)均对其具有正向影响.研究揭示了不同植被类型的声景时空特征及其主要影响因素,为城市绿地健康声景设计和生物多样性保护提供科学参考.

在全球气候变化影响下,中国西北部干旱半干旱荒漠区降水格局发生显著变化,表现为极端降水和干旱事件增多,对荒漠植物群落结构和功能的影响引发广泛关注.以毛乌素沙地典型荒漠灌草植被黑沙蒿群落为研究对象,利用人工遮雨装置进行小区降水控制,设置降水量(W-:减水30％,对照组W:自然降水,W+:增水30％)和降水间隔(对照组T:降水间隔5d,T++:降水间隔15d)的双因素完全随机控制实验,监测各降水处理下黑沙蒿群落物种组成和生产力.结果表明:(1)与降水间隔5d的对照组相比,降水间隔期的延长显著提高了灌木和杂草的重要值,而降低了禾草的重要值.(2)与对照组自然降水相比,降水量的增加提高了黑沙蒿植物群落的多样性.(3)降水量的增加或降水间隔的延长均可以提高黑沙蒿的地上初级生产力.延长降水间隔会增加深层土壤的含水量,这有助于黑沙蒿对土壤水分的利用进而促进其生产力积累并增强了其在群落中的优势度.

近几十年来,随着工业化、城市化的加速推进,人类活动对自然生境的干扰越来越频繁,导致生境破碎化与生境质量下降.在流域尺度上科学模拟生境破碎化过程及其对生境质量的影响,对于提升生物多样性和生态系统功能具有重要意义.以鄱阳湖流域为研究区域,基于InVEST模型分析区域生境质量的演变特征;从生境面积、生境边缘和生境隔离三个特征维度模拟生境破碎化过程;采用广义加性模型和地理探测器探究不同生境破碎化过程对生境质量变化的影响与交互作用.研究结果表明:(1)鄱阳湖流域生境质量呈下降趋势,从2000年的0.7862下降到2010年的0.7807,再下降到2020年的0.7715,但总体生境质量较好.生境质量较优的区域主要分布在流域南部、东北部以及西部地区,生境质量较差的区域主要分布在各个子流域的交界处.(2)2000-2010年,鄱阳湖流域生境面积占比下降、生境边缘增加和生境隔离增加三个生境破碎化过程分别占总研究区网格数的34.70％、30.15％和4.50％;2010-2020年分别占总研究区网格数的34.80％、30.69％和4.40％;2000-2020年分别占总研究区网格数的40.82％、37.50％和5.46％.生境面积减少的网格主要集中在鄱阳湖流域的中北部地区;生境边缘增加的网格分布和生境面积减少的网格分布相似;相比之下,生境隔离增加的网格较少,主要分布在各城市的中心城区范围.(3)生境破碎化过程对生境质量具有显著影响,两者呈非线性负相关关系;三个生境破碎化过程两两之间交互作用对生境质量的影响呈现双因子增强趋势.研究结果可为鄱阳湖流域生态格局优化与生境质量提升提供科学参考.

城市生物多样性是全球生物多样性的重要组成部分,城市是地理学、生态学及风景园林学等学科领域关注的核心地域.城市生态系统退化直接或间接地干扰了城市生境并造成了区域生物多样性丧失.为实现可持续城市和社区(SDG11)和陆地生物(SDG15)两项可持续发展目标,提升城市生物多样性的途径是当前城市生物多样性研究热点.可持续景观格局调控与构建是提升生物多样性的可能途径,城市生境与生物多样性的关系是可持续景观格局构建的重要内涵,科学地认知两者的相互作用关系是景观格局调控的根本.研究通过梳理生物多样性与景观生态学的交叉研究,提出了可持续城市景观格局研究的转变趋向:从生物多样性保护的被动适应式的生态安全格局构建转向主动调控提升生物多样性的可持续城市景观格局构建.加强多尺度的级联,在斑块尺度上的城市生境恢复和营建,景观尺度上构建面向城市生物多样性提升的可持续景观格局识别与连通优化,区域尺度上开展生物多样性保护规划.研究为城市生物多样性的保护与提升提供科学途径,进而促进城市景观生态学的理论与实践发展.

伴随城市人口快速聚集及人类活动加剧,城市生态环境质量及其对人类社会经济发展的支撑能力正在受到严重挑战,城市生态系统及其变化的研究越来越受到重视,国内外涌现出大量城市生态学长期监测工作,但相关监测方法的讨论还很少.在分析城市生态学长期监测类型和实践经验基础上,从城市面临的环境胁迫和建设管理需求出发,构建了城市生态学长期监测的"胁迫+需求-生态系统响应"总体思路框架;从科学上最基本和社会上最关心的城市生态系统要素、格局和过程着眼,提出城市生态学长期监测的7项内容(土地覆盖与利用、人居环境质量、生物多样性、生物质生产、水文过程、生物地球化学循环和物质代谢);并分析了城市生态学长期监测的4种方法(遥感监测、仪器监测、调查监测、公众科学监测),分析了城市生态学长期监测单元及其空间布局及监测频率.这将为我国城市生态学长期监测工作开展提供方法论基础和实践参考.

山西省在黄河流域总体生态格局中具有重要的战略地位.为深入研究2000-2020年黄河流域山西段生态环境的变化,选用MODIS遥感影像数据,基于绿度、湿度、干度和热度的主成分分析确定遥感生态指数(RSEI),对该区域生态环境质量的时空变化进行分析并探讨影响因素;同时,利用CA-Markov模型对2030年黄河流域山西段不同发展情景下生态环境进行模拟和预测.结果表明:RSEI在黄河流域山西段具有较好的适用性,可用于监测和评估其生态环境的时空变化特征.2000-2020年,黄河流域山西段以低生境质量区为主,其中,2000-2010年生态环境质量持续改善,而2010-2020年则有所退化;高生境质量区集中于山区,其自然条件优越、生物多样性丰富,低生态质量区主要分布在城市群集中的太原盆地及研究区北部采矿业发达的地区;在研究区的北部和中部,气候因子与生态环境质量呈负相关关系,而在高山区域二者呈正相关关系.3种发展情景下,2030年研究区的耕地、林地、水体和建设用地面积均较2020年有所增加;相较于自然发展情景和耕地保护情景,在以RSEI为限制因子的生态约束情景中,新增林地面积最多,而耕地和建设用地的扩张速率最低.研究结果可为黄河流域山西段的国土空间规划及生态环境保护提供参考.

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.

研究高原泥炭沼泽土壤微生物群落组成特征及空间分布格局对于维护高原湿地生态系统结构及功能稳定性具有重要意义.本研究采集若尔盖核心保护区内沿土壤水平与垂直方向分布的50个土壤样本,利用高通量测序技术,并结合Mantel检验和多元回归模型(MRM)多元回归统计方法,对土壤细菌和真菌群落多样性、局域尺度上的群落结构相似性空间分布特征及驱动因子进行分析.结果表明:若尔盖高原泥炭沼泽土壤中的优势细菌和真菌类群分别为绿弯菌门(在水平和垂直方向上分别占总细菌群落的33.2％和25.1％)和子囊菌门(54.7％和76.4％);水平和垂直方向的微生物群落结构相似性均随采样点空间距离增加而逐渐降低,垂直方向上细菌和真菌群落的周转速率分别为水平方向的8.8和8.6倍.依据群落相对丰度将微生物划分为6个分类群,随着群落中稀有种数量的增加,群落距离衰减斜率降低,且条件性稀有或优势物种(CRAT)与总微生物群落的空间分布特征最相似.Mantel分析表明,土壤有机碳、总氮和活性磷是影响水平方向上细菌和真菌群落分布的关键驱动因子,而土壤有机碳、活性碳、pH值和土壤容重则是决定微生物垂直方向分布的主要因子.MRM分析进一步表明,土壤理化指标和空间距离均对微生物群落构建具有极显著影响,其中土壤因子对微生物群落垂直方向分布的解释度高于水平方向,且土壤因子对微生物群落分布的影响远大于空间因子通过扩散限制产生的影响.综上,高原泥炭沼泽土壤微生物群落具有更明显的垂直方向分布差异及环境响应特征.

水生态修复分区向上衔接水生态系统修复目标,向下引导修复工程的空间布局,是实现水资源要素系统修复的关键.当前,水生态修复分区面临层级体系不一、指标不全面、边界模糊等问题,因此,本研究以喀斯特生态脆弱区广西河池市为例,构建"流域自然单元-主导生态功能-生态胁迫风险"的多维分区体系框架.一级分区选取河流水系和地貌类型作为划分指标,识别子流域单元作为一级分区边界;二级分区采取"自上而下"的划分方法,在承接流域自然地理特征的基础上,明确水生态修复的目标,选取水源涵养、生物多样性和景观文化服务3项指标进行评价,利用K-means聚类方法对空间单元内的主导生态功能进行识别,以子流域单元作为二级分区边界;三级分区是生态修复工程的具体实施单元,选取水土流失、洪涝风险和人类干扰3项指标表征水生态系统面临的外部胁迫风险,进行三级分区划定.共划定11个水生态一级分区、4个二级分区和3个三级分区,综合流域自然地理格局、主导生态功能、生态胁迫风险的空间分异特征的三级分区结果,并结合子流域单元和乡镇行政单元确定分区边界,最终将水生态修复分区综合划分为5类、32个子生态分区,并分区、分类提出相应的生态修复策略.