微/纳塑料对土壤动物的毒性作用：进展与展望

微/纳塑料(MNPs)作为一种新型污染物,在土壤中分布广泛。MNPs能作用于土壤动物而引发生态毒性风险,该文综述了这方面研究的新进展。蚯蚓、线虫和跳虫等常见土壤动物能摄食MNPs,并通过消化和排泄影响MNPs在土壤中分布。MNPs可在个体、组织器官和分子水平上引发土壤动物的毒性效应,如生长发育、运动行为、生殖和神经毒性。MNPs毒性作用与肠道损伤、机体代谢改变、氧化应激和相关基因表达异常等机制相关,并在不同类型和不同尺寸MNPs之间具有差异性。MNPs毒性还与添加剂释放和负载的其他污染物相关联。另外,土壤动物还会作为食物或通过食物链将MNPs传递给人体,引发健康风险。最后,对未来重点研究方向进行了展望。     

土壤中微/纳塑料的生物健康效应和食物链传递风险

微/纳塑料污染已成为亟待解决的全球性环境问题。微/纳塑料进入土壤后会长期累积在土壤中,并对土壤生态系统健康产生不良影响。该文从土壤生物健康效应和食物链传递风险角度综述了近年来国内外土壤微/纳塑料调查研究进展,分类介绍了土壤中微/纳塑料对植物、动物和微生物的影响及在陆地生物和食物链中的传递,并展望了土壤中微/纳塑料的未来研究方向。该文指出,微/纳塑料广泛存在于不同功能的土壤中,可以被植物吸收和动物摄食,通过食物链传递进入人体。未来需要加强土壤中微/纳塑料污染过程与生物健康效应研究,加强对微/纳塑料在土壤生态系统和食物链中传递的风险评估,为土壤中微/纳塑料的监测、管控和治理提供科学指导和技术方法参考。     

耕地生态保育工程的土壤健康度评价方法初探

目前国内外学者对耕地土壤健康的研究主要以分析县域层次上的农田/设施菜田地块的土壤健康评估,缺乏以耕地保育工程为主体的土壤健康评价,对耕地保育工程为主体的研究仍处于初步探索阶段。为探究不同耕地保育措施类型对农田土壤健康的影响,以在崇明区实施的3种耕地生态保育工程农田土壤为研究对象,构建了包含土壤环境、土壤养分和土壤生物3个一级指标,土壤酸碱度、土壤重金属、土壤有机质、土壤氮磷钾、土壤微生物和土壤动物等6个二级指标,以及17个三级指标的土壤健康度评价指标体系,开展土壤健康度评价。结果表明：两无化工程土壤重金属含量明显低于对照点,除Zn外其他7项重金属比对照点下降了0.830—0.951倍,其中Cd、Cr含量显著低于对照水田土壤(P<0.05);蚯蚓工程土壤As含量均值为8.660 mg·kg^-1,显著低于生物菌肥及两无化工程(P<0.05)。所有点位土壤中速效钾肥力最高,平均值为216.137mg·kg^-1,达到一级水平,而有效磷和全氮均为二级水平;生物菌肥工程土壤氮磷钾含量均为最高,均值分别达到83.104、223.218和1.61...     

生物和非生物因素对蚯蚓驱动土壤中微塑料垂向迁移的影响研究

微塑料作为一种新污染物,其污染已成为全球广泛关注的热点环境问题。农田土壤中微塑料污染对食物链和陆生生态系统构成了潜在威胁。本文通过中宇宙试验装置,模拟了农田土壤中不同生物因素(跳虫、蚯蚓密度、植物根系)和非生物因素(微塑料的类型和老化、暴露时间、淹水)的变化,探索了上述变化对蚯蚓驱动土壤中微塑料垂向迁移的影响。结果表明,微塑料的垂向迁移量随土壤深度的增加而减少;跳虫的存在和蚯蚓密度的增大对土壤中微塑料垂向迁移产生积极影响;植物根系的生长则倾向于将微塑料保留在表层土壤,从而减少蚯蚓对微塑料的垂向迁移;不同微塑料类型对其在土壤中的垂向迁移影响由大到小依次为聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);短期老化未影响蚯蚓垂向迁移土壤中微塑料;随着暴露时间的增加,更多的微塑料垂向迁移到深层土壤中;淹水可促进土壤中微塑料的垂向迁移。该研究揭示了蚯蚓驱动土壤中微塑料的垂向迁移规律与影响因素,为认识农田土壤中微塑料的迁移规律提供了科学依据。     

保护性耕作土壤线虫成熟度及区系分析

土壤线虫的生活史和功能多样性能够反映土壤健康质量和生态环境的演变,耕作措施的改变可能通过影响土壤环境进而影响土壤线虫的生活史和功能多样性,然而关于保护性耕作条件下土壤线虫成熟度及区系分析的研究,国内外尚鲜见报道。为了深入揭示土壤线虫对保护性耕作土壤生态环境变化的生物指示作用,以辽宁彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6年保护性耕作（免耕秸秆覆盖）条件下的土壤线虫成熟度指数及区系分析。研究发现,与犁耕相比,保护性耕作显著降低了表层土壤自由生活线虫成熟指数MI、总成熟指数MMI、c-p值为2~5的自由生活线虫成熟指数MI2–5和总成熟指数MMI2–5,降低幅度分别为11%、9%、9%和10%,然而对植物寄生线虫成熟指数PPI以及PPI/MI比值的影响不明显。线虫区系分析结果表明,保护性耕作土壤线虫的富集指数EI和结构指数SI,比犁耕土壤分别显著降低56%和24%。保护性耕作造成的土壤pH降低和可能带来的土壤农药污染,可能是导致其上述影响的主要原因。简单相关分析和主成分分析结果证明,线虫成熟指数MI、MMI、MI2–5和MMI2–5以及结构指数SI与土壤pH关系密切。综上,土壤线虫生活史多样性和功能多样性对于揭示保护性耕作对土壤环境的影响具有良好的作用。     

土壤变暖对土壤微生物活性的影响

讨论了土壤变暖对土壤微生物活性的影响及其后果。许多研究表明,土壤呼吸与土壤温度呈正相关关系。描述这种关系所用的模式有线性回归分析、Q10关系式、幂关系式、Arrhenius关系式及其它关系式,但这些模式通常都不能准确地估计呼吸率。尽管如此,几乎所有的研究都显示土壤温度强烈地影响土壤微生物活性及呼吸。在一定温度范围内,土壤变暖提高土壤微生物活性及呼吸率。解释这种现象的一种机制是微生物群体组成随温度升高而改变。文章最后指出,为了得出更加明确的结论及更加准确地预测全球变暖对土壤的影响,必须进行更深入地研究。     

湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系

土壤动物是湿地生态系统物质循环和能量流动的关键环节,也是湿地生态系统演化的重要驱动因子,湿地土壤动物的动态变化可以作为湿地退化和恢复响应的重要生态指标。近年来基于湿地土壤动物群落生态学的单一研究颇多,对湿地土壤动物及其与环境因子关系的研究亦取得了长足进展,但关于湿地土壤动物和湿地退化与恢复的研究鲜有报道。本文论述了湿地土壤动物在湿地恢复过程的机制和优势,阐述了湿地土壤动物研究现状与进展,表明湿地土壤动物是湿地生态系统和湿地生物多样性的重要组成部分,已成为湿地恢复的重要指标。通过分析湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系,认为湿地土壤动物的动态变化可以较好地反映退化和恢复过程中生态功能的变化,建议深入探索土壤动物对湿地退化和恢复的响应机制。关于土壤动物对湿地生态指示功能的研究,是恢复生态学和湿地重建领域未来需要研究解决的一个重要问题,是研究人为干扰过程以及湿地恢复过程中土壤动物变化规律的关键。今后要进一步融合土壤动物和整个湿地生态系统的研究为一体,把不同强度干扰下湿地土壤动物生态学及其与不同土地利用方式下土壤质量及湿地植被结合起来,从土壤动物群落特征变化角度阐明湿地生态系统对不同强度干扰的响应机制,为深入探索不同强度干扰下湿地生态系统的退化过程和机制,从而为退化湿地恢复与部分重建的生物学与生态学基础提供科学依据。     

土壤中稀土元素的生态毒性研究进展

为了解稀土元素对农田生态系统的影响,综述了近几十年来国内外有关土壤稀土元素生态毒性的研究进展,包括土壤稀土元素的主要来源途径,稀土元素对农田生态系统中植物、动物和微生物生长、发育、繁殖的影响。高浓度的稀土元素会破坏植物细胞膜的性质和结构,影响植物的抗氧化系统,扰乱植物对矿质营养元素的正常吸收和利用,诱使植物细胞发育不良、染色体畸变等现象发生。稀土元素可影响动物的消化、呼吸、生殖、神经、血液和免疫系统等。稀土元素对土壤微生物数量、种类、群落结构与功能多样性等均有影响。探讨了土壤稀土元素的生态毒性诊断方法,目前常见的植物毒性诊断法、蚯蚓毒性诊断法、土壤微生物诊断法、生物标记物诊断法和遗传毒性诊断法等可用来诊断土壤中稀土元素的生态毒性。提出了以后开展土壤稀土元素生态毒性研究应加强的方面:在群落、个体和细胞水平上研究稀土元素对土壤动物和微生物的影响,加强稀土元素生态毒性诊断新方法和新技术的探讨,进行稀土元素生物有效性与土壤因素关系的研究等。     

庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落特征

分别于2013年5月、8月和11月对庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落分布进行调查,收集芦苇群落、狗尾草群落、圆柏群落、针叶松群落、柳树群落以及裸地土壤样本,采用淘洗-过筛-浅盘法提取土壤线虫,并应用线虫多样性指数和功能类群指数研究该区域土壤线虫群落的特征与差异。研究期间鉴定出44个属,共5895条土壤线虫。研究显示,线虫的生态指数与土壤理化指标呈显著相关,其中土壤pH值和盐度的影响最为显著,整体上呈显著负相关。不同土地利用方式下土壤线虫的群落结构均有所差异,圆柏群落样地pH值最小,且土壤线虫群落最丰富。圆柏、针叶松和柳树为人工种植的植被群落,具有相对稳定pH值,相较于其他3个群落盐度较低,所以线虫群落更加丰富。四大营养类群中捕食/杂食类群的比例高达50.6%,食真菌类群比例只有8.1%。有研究表明酸性土壤有利于食真菌线虫生长,而整个研究区域的 pH 在6.08~7.11之间,并不利于食真菌线虫生长。随着季节的变化,土壤线虫在夏季最多春季最少,分别约占总数的44.9%和23.0%。结果表明,不同季节和不同的土地利用方式对庄河口湿地土壤线虫群落有显著影响,其中不同植被所形成微环境中的pH值和盐度是影响线虫群落分布最主要的因素,为促进土壤生态系统健康发展提供科学依据。     

微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物群落结构与功能的影响

微塑料作为一种新污染物普遍存在于各类环境介质中,土壤环境中的微塑料污染已受到全球的广泛关注。该研究围绕农田土壤中微塑料污染这一主题,在总结分析国内外最新研究进展的基础上,综述了微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物生物量以及微生物群落结构与功能的影响。通过农业活动等途径进入农田土壤的微塑料会在非生物和生物作用下发生风化和降解,并对土壤理化性质、养分循环和污染物相互作用产生影响,进而影响微生物生物量、微生物群落结构与多样性、土壤酶活性,以及碳、氮循环和污染物降解等土壤生物地球化学过程,且微塑料对上述指标的影响与微塑料自身性质、土壤类型和暴露条件等多种因素有关。最后,对未来土壤微塑料的研究方向做了展望,以期为后续研究提供参考和思路。     

土壤种子库研究的几个热点问题

土壤种子库是指存在于土壤表层凋落物和土壤中全部活性种子的总和。土壤中有活性的种子是植物群落的一部分,是新植株的来源。土壤种子库可以分为瞬时土壤种子库和持久土壤种子库。随着群落生态学的发展,土壤种子库的研究已经成为植物生态学重要的一部分,研究内容主要包括:(1)土壤种子库的组成和分布;(2)土壤种子库的动态;(3)地上植被与土壤种子库的关系;(4)干扰对土壤种子库的作用;(5)土壤种子库在生态恢复中的作用。文章在对目前土壤种子库的研究方法、主要研究内容方面总结的基础上,认为土壤种子库在合适的干扰作用下对退化生态系统的恢复以及植被更新发挥重要的作用,同时需进一步加强对这一过程中种子萌发、幼苗建立限制因素的研究。     

氮沉降增加对土壤微生物的影响

综述了国外氮沉降对土壤微生物的影响研究现状，主要从土壤微生物群落结构组成及功能等方面对氮沉降的响应进行了综述，并从微生物对底物的利用模式及碳分配状况，pH值的变化方面初步探讨了土壤微生物对过量氮沉降的响应机制。研究表明，过量氮沉降会给土壤微生物在以下几个方面带来负影响：首先，改变微生物群落结构组成，表现为土壤真菌细菌相关丰富度发生改变，真菌生物量的减少，真菌／细菌生物量比率的减少，土壤微生物量的减少，微生物群落结构发生改变；其次，改变微生物功能，表现为减少土壤呼吸率，土壤酶活性的降低，改变微生物对底物的利用模式等等。此外，文章还指出出未来该方面研究重点和方向。     

铜陵市铜尾矿土壤动物群落生态研究

对安徽省铜陵市铜尾矿地6种生境中土壤动物群落进行野外调查和室内分析，研究不同弃置堆放时间的铜尾矿地土壤的动物群落结构及其与尾矿基质理化性质、植被状况等生境条件之间的关系。结果表明，尾矿堆放时间、区位地貌和植被状况的不同，尾矿基质的理化性质发生变化，导致土壤动物的种类组成和数量分布具有明显差异。土壤动物在土体中的表聚性强，绝大部分集中分布于A层(0～5cm)；土壤的物理性质越稳定，土壤动物越丰富；土壤肥力越高，土壤动物越丰富多样。即尾矿地土壤的生境条件越优越，土壤动物群落的物种丰富度越大，个体数量分布越多，群落多样性越高。这些研究结论为尾矿区的生态修复和可持续利用提供了参考依据。     

生物多样性的海拔分布格局研究及进展

生物多样性的海拔分布格局受制于气候、空间、环境等多种因子的影响,综合大量研究发现,无论是动植物还是微生物,环境因子对其影响与驱动的作用最明显。海拔梯度是决定分布格局的重要因素之一,因此探讨生物多样性在环境因子驱动下的海拔分布格局具有重要意义。文章分别探讨了植物、土壤动物和土壤微生物多样性沿海拔梯度的变化规律,揭示了温度、湿度及人为干扰等因素下植物多样性沿海拔梯度的5种分布格局及可能机制,土壤动物多样性沿海拔梯度的3种分布格局及可能机制,同时揭示土壤微生物在海拔分布格局虽然有物种模式,但是机制不是很明确;最后对植物、土壤动物、土壤微生物生物多样性耦合关系的认识作了阐述。并在此基础上,认为生物多样性的分布格局与尺度密切相关,因此开展不同尺度的生物多样性的研究以及它们对全球气候变化的响应是未来研究的重要方向;土壤动物群落的多样性的变化规律研究,应致力于其生理型、营养型、生态型的多样性的研究;在不同的研究尺度上,驱动微生物群落构建机制的差异导致了群落演变规律的变化,仍需要以地理学和生物学等相关学科理论为支撑,并与微生物群落构建理论相结合,对海拔分布格局下生物多样性的保护和生态系统稳定性研究提供科学依据。     

湿地生态风险评价中生物完整性指数研究进展

湿地是陆地与水域之间的过渡地带,是地球上生产力最高的生态系统。湿地生态风险评价的实际应用将使人们更好地理解物理、化学和生物风险源如何影响湿地,并为湿地管理提供科学支撑,这就要求确定湿地生态健康评价指标的完整性。生物完整性指数以环境生态毒理学数据为依据,是进行生态系统健康风险评价的最有力工具。大中型无脊椎动物作为易选择的分类群,可用于湿地评估的生物完整性指数的建立,土壤动物特别是线虫类群作为湿地土壤和水环境健康评价的指示生物具有广阔前景。通过线虫分子毒理学等研究方法,可优化出生物完整性指数体系,建立扰动背景下的湿地生态风险评价模型,为湿地污染的监测、防控和修复,提供理论依据和实践方法。     

庆阳市庆城县退耕还林区土壤纤毛虫群落特征

为研究土壤纤毛虫群落对不同退耕模式生态恢复的响应及利用其群落特征来评价退还效果,采用“非淹没培养皿法”、活体观察法和培养直接计数法对甘肃省庆阳市庆城县退耕10年后的多树种混交林(APR)和单一树种经济林(A)以及两个农田对照样地(CK1和CK2)的土壤纤毛虫群落特征进行定性定量研究,同时测定各样地土壤温度、含水量、pH值、电导率、土壤孔隙度、有机质、总氮、总磷、总钾、速效氮、速效磷和速效钾含量,并分析不同退耕还模式下土壤纤毛虫群落特征参数与土壤理化因子间的相关关系。结果为:共鉴定到土壤纤毛虫127种,隶属10纲21目34科52属;退耕样地与农田对照样地土壤纤毛虫物种分布存在明显差异,退耕样地间的物种相似性减小,群落组成复杂化,纤毛虫密度、多样性指数和丰富度指数均显著高于对照(P<0.05),其中混交林物种多样性最高;土壤纤毛虫优势类群由农田样地的肾形目(Colpodida)逐渐过渡为退耕样地的散毛目(Sporadotrichida);相关性分析可知,有机质、总氮、孔隙度和pH是影响土壤纤毛虫群落组成的关键因子,不同退耕模式下土壤纤毛虫群落组成差异较大,表明土壤纤毛虫群落对该地区退耕还林生态恢复工程发生了积极的响应,因此土壤纤毛虫群落特征参数可以作为评价退还效果的重要指标。     

土壤动物在污染评价中的作用、现行指标及胁迫环境下的耐受性

土壤污染的动物评价方法需要改进与创新.论文从土壤动物功能群的生物学特性、生活习性及其在土壤养分循环中的作用等方面,综述了土壤动物在土壤污染评价中的应用;介绍了目前国际上通用的土壤动物评价指标和使用方法,包括种群特征、群落结构和生态区域模型;联系土壤污染状况和趋势,阐述了土壤动物对污染胁迫的耐受性及其对现行土壤污染评价方法的影响,并在可塑型适应和组成型适应上探讨了土壤动物耐受性产生的遗传学机理与生物学指标.     

中国土壤科学战略发展研究的新思路——土壤学战略发展研究的顶层设计与路线图

土壤科学在国家农业可持续发展和生态环境建设中具有重要的战略地位。文章论述了当前新形势下,土壤科学战略发展的新思路和新目标,从科学目标和国家需求方面阐述了未来土壤科学战略发展的新方向,构建了土壤科学战略发展的顶层设计图,提出了我国2020-2050年土壤科学战略发展总思路,并对此进行了综合提示与深入思考。     

低质量浓度除草剂2，4滴丁酯处理对土壤动物群落结构的影响

土壤动物是土壤污染的敏感指示生物,对土壤环境变化表现出比较灵敏的反映,为了解低质量浓度除草剂对土壤生态系统的影响,进一步推动除草剂使用的安全性评价研究,采用除草剂2,4滴丁酯对土壤动物群落进行室内染毒模拟试验,参照农田施用常规参考质量浓度,设置4个质量浓度梯度和一个不喷施除草剂的对照质量浓度,质量浓度最高限于参考喷施质量浓度的3~4倍,一次染毒后分别于12、24、48和72 h后对土壤动物进行分离并对群落结构特征进行分析。试验共获得土壤动物18655个,隶属于2门,4纲,12目,群落结构分析结果表明低质量浓度2,4滴丁酯导致土壤动物个体数和类群数有所减少,但减少的程度并不大。个体数量变化与质量浓度增高之间呈现较明显负相关（r=-0.856,P〈0.05）,种类数变化与质量浓度之间不具有明显的相关性,土壤动物种类数的减少主要取决于稀有类群和极稀有类群,数量的变化则主要是优势类群和常见类群的增减。2,4滴丁酯的施加使得土壤动物群落多样性指数和优势度指数降低,均匀度指数增高。土壤动物个体数量和类群数量变化与染毒后经历的时间之间并未表现出明显的规律性,染毒后不同时间土壤动物优势度指数相差较大,而多样性指数和均匀度指数在不同历时时间段内相差不大。综合各分析结果能够看出,低质量浓度2,4滴丁酯处理会对土壤动物群落造成一定影响,但影响程度并不大。     

中亚热带森林土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的关系

森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分,其动态变化对全球碳平衡有着重要的影响。目前对中亚热带森林土壤呼吸的研究还比较薄弱。本次研究采用Li-8100采集土壤呼吸速率,同时测定土壤0-10 cm土壤含水量和15 cm处的土壤温度。通过分析所测数据研究井冈山国家级自然保护区中亚热带森林生态系统主要森林类型生长季土壤呼吸速率的日变化特征,并分析土壤温湿度与土壤呼吸的相关关系。结果表明,①各个森林类型的土壤呼吸作用在白天比较活跃,夜晚波动很小。峰值一般出现在10：00到14：00之间。日土壤呼吸强度曲线基本遵循倒U型。②阔叶林（优势种：甜槠Castanopsis eyrei（Champ.）Tutch）、针叶林（优势种：台湾松Pinus taiwanensis）、混交林（优势种：银木荷Schima argenteaPritz.和杉木Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook）和竹林（优势种：毛竹Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens）的土壤呼吸范围依次为：2.1~5.3、2.19~4.02、1.27~4.23、1.8~6.35μmol·m-2·s-1。混交林的平均土壤呼吸值远小于其他三种林,但其土壤温度相对较低,土壤温湿度的浮动范围较小。竹林和阔叶林虽然土壤呼吸均值较高,但其浮动范围较大,受环境影响较大,土壤温湿度变化较低。③用Excel和Sigmaplot软件统计分析4种林型的土壤呼吸数据,研究结果表明,阔叶林土壤呼吸和土壤温度相关性不显著;针叶林林型土壤体积含水量为25.02%是影响土壤呼吸速率的分界点;混交林林型土壤呼吸和温度存在倒U关系,会随着土壤体积含水量升高而降低;竹林的土壤呼吸速率也随着土壤体积含水量的增加而降低。总而言之,可能由于降雨量过大造成土壤孔隙度变小,进而影响了土壤呼吸作用的活跃度导致各个森林类型的土壤呼吸作用与土壤温湿度的相关性不大。