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Drought shifts soil nematode trophic groups and mediates the heterotrophic respiration

Journal of Plant Ecology 2024年第2期17卷 100-109页

作者： Cancan Zhao yuanhu shao Huijie Lu Aimée T.Classen Zuyan Wang Ying Li Yanchun Liu Zhongling Yang Guoyong Li Shenglei Fu International Joint Research Laboratory for Global Change Ecology School of Life SciencesHenan UniversityKaifeng 475004China Henan Dabieshan National Field Observation and Research Station of Forest Ecosystem Zhengzhou 450046China Key Laboratory of Geospatial Technology for the Middle and Lower Yellow River Regions Ministry of EducationCollege of Environment and PlanningHenan UniversityKaifeng 475004China Henan Key Laboratory of Integrated Air Pollution Control and Ecological Security Kaifeng 475004China Department of Ecology and Evolutionary Biology University of MichiganAnn ArborMI 48109USA South China Botanical Garden Chinese Academy of SciencesGuangzhou 510650China Department of Natural Resource of Henan Province Institute of Natural Resources Survey and PlanningZhengzhou 450000China

As the most diverse metazoan taxa,soil nematodes serve a diversity of functions in soil food webs and thus can regulate microbial community composition and affect organic matter decomposition and nutrient turnover *** nematodes depend on water flms to access food resources,drought can negatively affect nematode-microbial food webs,yet the impacts of drought on nematode diversity and abundance and how these changes may infuence food web members and their functions are hardly ***,we coupled research along a drought gradient in arid and semiarid grasslands with a detailed intact plant-soil microcosm experiment to explore the patterns and mechanisms of how drought impacts nematode abundance and carbon footprint,microbial phospholipid fatty acid(PLFA)and heterotrophic soil ***,in the feld and the microcosm experiments,we found that nematode abundance,carbon footprint and diversity,microbial PLFA and heterotrophic respiration were reduced under drier *** addition,drought altered nematode and microbial community composition,through reducing the nematode channel ratio and increasing the relative fungivorous nematode abundance and the fungal to bacterial *** soil decomposition channel shifted from a bacterial to a fungal pathway in response to drought,indicating decelerated heterotrophic respiration under *** results highlight the important contribution of soil nematodes and their associated microbial food web to soil carbon *** fndings underscore the need to incorporate key soil fauna into terrestrial ecosystem model evaluation.

关键词： soil biota fungal energy channel bacterial energy channel carbon footprint arid grassland

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An ignored key link in greenhouse effect:Soil and soil CO_(2) slow heat loss

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Soil Ecology Letters 2020年第4期2卷 308-316页

作者： Weixin Zhang Chengde Yu Zhifeng Shen Shu Liu Suli Li yuanhu shao Shenglei Fu Key Laboratory of Geospatial Technology for the Middle and Lower Yellow River Regions Ministry of Education/College of Environment and PlanningHenan UniversityKaifeng 475004China School of Life Sciences Henan UniversityKaifeng 475004China

The ever-increasing atmospheric CO_(2) concentration is a key driver of modern global ***,the low heat capacity of atmosphere and strong convection processes in the troposphere both limit heat *** the higher heat capacity and CO_(2) concentration in soil compared to the atmosphere,the direct contributions of soil to the greenhouse effect may be *** experimentally manipulating CO_(2) concentrations both in the soil and the atmosphere,we demonstrated that the soil-retained heat and the slower soil heat transmission decrease the amount of heat energy leaking from the ***,the soil air temperature was affected by soil CO_(2) concentration,with the highest value recorded at 7500 ppm CO_(2).This study indicates that soil and soil CO_(2),together with atmospheric CO_(2),play a crucial role in the greenhouse *** spatial and temporal heterogeneity of soils and soil CO_(2) should be further investigated,given their potentially significant influence on global climate change.

关键词： Soil CO_(2)concentration Soil temperature Atmosphere temperature Soil heat loop Earth heat balance

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Considerable impacts of litter inputs on soil nematode community composition in a young Acacia crassicapa plantation

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Soil Ecology Letters 2021年第2期3卷 145-155页

作者： CANCAN ZHAO YIN LI CHENLU ZHANG Yuan Miao Mengzhou Liu Wanlin Zhuang yuanhu shao Weixin Zhang Shenglei Fu International Joint Research Laboratory for Global Change Ecology Laboratory of Biodiversity Conservation and Ecological RestorationSchool of Life SciencesHenan UniversityKaifeng 475004China Key Laboratory of Geospatial Technology for the Middle and Lower Yellow River Regions Ministry of EducationCollege of Environment and PlanningHenan UniversityKaifeng 475004China Henan Key Laboratory of Integrated Air Pollution Control and Ecological Security Kaifeng 475004China

Aboveground litter inputs and root exudates provide basal resources for soil communities,however,their relative contributions to soil food web are still not well ***,we conducted a field manipulative experiment to differentiate the effects of litter inputs and living root on nematode community composition of surface and subsoils in a young Acacia crassicapa plantation in southern *** results showed that both litter addition and root presence significantly enhanced soil nematode abundance by 17.3%and 35.3%,*** addition altered nematode trophic group composition,decreased fungivore to bacterivore ratio,and enhanced maturity index and structure index,which led to a bacterial-based energy channel and a more complex food web ***,root presence had a limited impact on the nematode community composition and ecological *** nematodes surface assembly,soil depth did not affect nematode trophic group composition or ecological *** findings highlight the importance of litter inputs in shaping soil nematode community structure and regulating soil energy channel.

关键词： Litter addition Root exudates Nematode community composition Soil depth Nematode ecological index

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The effects of plant resource inputs on the energy flux of soil nematodes are affected by climate and plant resource type

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Soil Ecology Letters 2021年第2期3卷 134-144页

作者： LINA ZHAO BINBIN YU MENGMENG WANG Jie Zhang Zhifeng Shen Yang Cui Junyong Li Ji Ye Weizhong Zu Xiaojing Liu Zongji Fan Shenglei Fu yuanhu shao Laboratory of Geospatial Technology for the Middle and Lower Yellow River Regions Ministry of EducationCollege of Environment and PlanningHenan UniversityKaifeng 475004China CAS Key Laboratory of Forest Ecology and Management Institute of Applied EcologyChinese Academy of SciencesShenyang 110164China Changbai Mountain Nature Conservation Management Center Yanbian 133613China Baotianman National Nature Reserve Administrative Bureau Nanyang 474350China Administration of Dinghushan National Nature Reserve South China Botanical GardenChinese Academy of SciencesZhaoqing 526070China

The relative abundance of different components of the soil food web can vary tremendously in response to plant resource ***,little is known about the mechanisms that plant resource regulates the energy fluxes and soil community ***,we experimentally reduced litter and root inputs for two years in China at low-,mid-,and high-latitude forests to explore the effects of plant-derived resource inputs on the nematode energy flux and community *** reduction at high and mid latitudes and root removal at low latitudes reduced nematode richness but did not alter nematode ***,litter reduction reduced energy fluxes of bacterial-feeding nematodes at mid latitudes and energy fluxes of plant-feeding,bacterial-feeding and omnivorous-predatory nematodes at low latitudes,thus reducing the energy fluxes of total nematodes in mid-and low-latitude *** contrast,root removal reduced energy fluxes and relative energy flux of plant-feeding nematodes in high-and low-latitude *** most cases,nematode diversity in different trophic groups increased with increasing energy flux to *** together,our results suggest that the effects of plant resource inputs on nematode energy flux are affected by climate and plant resource type,which improves our understanding of plant-soil interactions.

关键词： Soil nematodes Leaf litter Root Energy flux Diversity Trophic groups Climate Plant-soil interactions Soil food web

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基于土壤线虫群落分析的油页岩废渣地不同植被类型恢复过程中的土壤食物网能流状况

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生态学报 2017年第17期37卷 5612-5620页

作者：王祖艳邵元虎夏汉平傅声雷中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650 中国科学院大学北京100049 河南大学环境与规划学院黄河中下游数字地理技术实验室开封475004

土壤健康与生态系统功能是当前生态学研究的重要课题。土壤线虫是评价生态系统健康状况的指示生物,特别是用于评价土壤污染和恢复的过程。对广东茂名油页岩废渣场人工实施不同生态恢复改造状况下的土壤线虫属的重要值及土壤线虫反映的... 详细信息

土壤健康与生态系统功能是当前生态学研究的重要课题。土壤线虫是评价生态系统健康状况的指示生物,特别是用于评价土壤污染和恢复的过程。对广东茂名油页岩废渣场人工实施不同生态恢复改造状况下的土壤线虫属的重要值及土壤线虫反映的土壤食物网能量通道进行了分析,以通过污染地土壤食物网内的能量流动状况反映种植不同植物物种相同时间后的土壤养分与健康状况。结果表明在废渣场种植不同植物物种约8年后,乌墨林和大叶相思林下土壤线虫类群数(属)分别为54和45,重要值最高的是食细菌的棱咽属(Prismatolaimus)和拟丽突属(Acrobeloides);而红荷林和荒草地的线虫类群数分别为41和38,重要值最高的是杂食性的真矛线属(Eudorylaimus);废渣地线虫属的数量最少,仅为34个,重要值最高的是食真菌的丝尾垫刃属(Filenchus)和滑刃属(Aphelenchoides)。食物网能流分析表明:细菌能流通道比重最高的是大叶相思林和乌墨林,而真菌能流通道比重最高的是废渣地,红荷林和荒草地居中,各样地植物能流通道比重都比较小,仅为2%—10%之间。总体来讲,在有植被覆盖的生态系统,养分周转更快,特别是乌墨和大叶相思林,而无植被的废渣地,土壤养分周转速率倾向于更慢的真菌能流通道,这表明在养分条件比较差的情况下,真菌通道的食物网可能会起更大的作用。研究还说明了在油页岩废弃地恢复过程中,植物资源的输入不仅仅刺激植物能流通道,同时也会刺激细菌和真菌能流通道,植被是土壤线虫群落发展的主要驱动力。

关键词：油页岩植被恢复土壤线虫土壤食物网能量流动

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中国土壤动物多样性监测:探知土壤中的奥秘

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生物多样性 2016年第11期24卷 1234-1239页

作者：潘开文张林邵元虎傅声雷中国科学院成都生物研究所成都610041 中国科学院华南植物园广州510650 河南大学环境与规划学院 475004

土壤动物多样性变化及其对环境的指示作用已被学术界和政府决策部门高度关注。本文从土壤动物多样性监测的重要性及面临的挑战、国内外土壤动物多样性监测概况等方面进行了评述,提出了未来、尤其是2016–2020年我国土壤动物多样性监测... 详细信息

土壤动物多样性变化及其对环境的指示作用已被学术界和政府决策部门高度关注。本文从土壤动物多样性监测的重要性及面临的挑战、国内外土壤动物多样性监测概况等方面进行了评述,提出了未来、尤其是2016–2020年我国土壤动物多样性监测的目标、站点布局、样地设置、监测类群和指标等,并讨论了在制定土壤动物多样性监测方案时需考虑的问题,有助于在全国开展多点化土壤动物多样性及分布状况的监测工作,建立标准统一、数据共享的土壤动物监测网,提供完整的、可信的监测数据,为国家生态文明建设提供科技支撑。

关键词：监测目标样地设置监测类群监测指标站点布局

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土壤动物多样性的地理分布及其生态功能研究进展

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生物多样性 2022年第10期30卷 146-163页

作者：傅声雷刘满强张卫信邵元虎黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南大学地理与环境学院河南开封475004 南京农业大学资源与环境学院南京210095

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... 详细信息

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。

关键词：土壤动物多样性多功能性人类活动全球变化生态系统服务

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土壤动物多样性及其生态功能

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生态学报 2015年第20期35卷 6614-6625页

作者：邵元虎张卫信刘胜杰王晓丽傅声雷中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650 中国科学院大学北京100049

土壤无脊椎动物生物量通常小于土壤生物总生物量的10%,但它们种类丰富,取食行为及生活史策略多种多样,且土壤动物之间,土壤动物与微生物之间存在着复杂的相互作用关系。土壤动物的生态功能主要通过取食作用(trophic effect)和非取食作用... 详细信息

土壤无脊椎动物生物量通常小于土壤生物总生物量的10%,但它们种类丰富,取食行为及生活史策略多种多样,且土壤动物之间,土壤动物与微生物之间存在着复杂的相互作用关系。土壤动物的生态功能主要通过取食作用(trophic effect)和非取食作用(non-trophic effect)来实现。原生动物数量大、周转快,故原生动物本身的代谢活动(即取食作用)对碳氮矿化的贡献可以接近甚至超过细菌的贡献;然而大多数中小型土壤动物的本身代谢过程对碳氮矿化的贡献远低于土壤微生物,但它们可以通过取食作用来调节微生物进而影响碳氮的矿化。大型节肢动物中的蜘蛛和地表甲虫等捕食者经常活跃于地表,它们常常会通过级联效应对土壤生态系统产生重要的影响。蚯蚓、白蚁等大型土壤动物除可以通过取食作用以外,还可以通过非取食作用调控土壤微生物,进而显著影响土壤碳氮过程。土壤动物取食行为的多样性和复杂的非营养关系的存在造就了多维度的土壤食物网,给土壤动物的生态功能研究带来了巨大的挑战。介绍了土壤动物的多样性及主要的生态功能,并对研究的热点和前沿问题进行了探讨,以期引起关于土壤动物多样性及其生态功能的深入思考。

关键词：土壤动物生物多样性生态系统功能取食作用非取食作用

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4种蚯蚓肠道微生物对砷毒性的响应差异研究

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生态学报 2022年第1期42卷 379-389页

作者：王洪涛丁晶邵元虎张卫信傅声雷黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南大学地理与环境学院开封475004 烟台大学环境与材料工程学院烟台264005

蚯蚓肠道是微生物多样性的一个潜在存储库。砷对蚯蚓肠道微生物群落的影响已被证实,但砷在不同蚯蚓肠道菌群中生物转化的差异仍不清楚。为了进一步阐述土壤中广泛存在的低浓度砷(浓度为5,15,25 mg/kg)对不同种类蚯蚓肠道微生物影响的差... 详细信息

蚯蚓肠道是微生物多样性的一个潜在存储库。砷对蚯蚓肠道微生物群落的影响已被证实,但砷在不同蚯蚓肠道菌群中生物转化的差异仍不清楚。为了进一步阐述土壤中广泛存在的低浓度砷(浓度为5,15,25 mg/kg)对不同种类蚯蚓肠道微生物影响的差异,将4种典型蚯蚓暴露于砷污染土壤后,测定其肠道微生物组成变化,并分析砷对不同蚯蚓肠道内砷富集、形态和砷生物转化基因的影响。结果显示,所有蚯蚓组织内均存在明显的砷富集,其富集系数由高到低依次为:安德爱胜蚓(1.93)>加州腔蚓(0.80)>通俗腔蚓(0.78)>湖北远盲蚓(0.52),蚯蚓组织和肠道内砷形态主要以无机砷为主,其中As(Ⅲ)含量比例>80%,部分蚯蚓组织内还发现少量有机砷。4种蚯蚓肠道微生物群落在门水平上主要以变形菌、厚壁菌和放线菌为主,并与周围土壤细菌群落组成存在显著差异。同时,在土壤和肠道内共检测到17个砷转化基因,其中蚯蚓肠道内As(V)还原和砷转运相关基因相对丰度较高,而砷(去)甲基化基因丰度较低。此外,低浓度砷污染对蚯蚓生长无显著影响,却能引起蚯蚓肠道微生物群落的紊乱。蚯蚓种类和砷污染是引起蚯蚓肠道微生物群落组成变化的主要因素。综上,蚯蚓肠道是一个微生物介导的砷生物转化的重要热区,本研究拓展了我们对土壤动物肠道内砷生物地球化学行为的认知。

关键词：土壤动物肠道微生物多样性砷形态砷生物转化

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土壤食物网调控及其生态功能研究的困境与思考

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科技导报 2022年第3期40卷 52-63页

作者：张卫信申智锋宋博马子鹤邵元虎傅声雷河南大学地理与环境学院黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南大别山森林生态系统国家野外科学观测研究站开封475004

土壤食物网精准调控是探究和发挥土壤生物生态功能的关键和难点。综述了已有的土壤食物网直接和间接调控方法,讨论了土壤食物网生态功能研究现状及面临的困境,如常用的直接调控措施很难在野外大规模应用;间接调控土壤食物网内在机制复杂... 详细信息

土壤食物网精准调控是探究和发挥土壤生物生态功能的关键和难点。综述了已有的土壤食物网直接和间接调控方法,讨论了土壤食物网生态功能研究现状及面临的困境,如常用的直接调控措施很难在野外大规模应用;间接调控土壤食物网内在机制复杂,调控效果不易把控;土壤食物网全图模糊不清,关键类群及其权重难确定;土壤食物网的物质循环与能流难量化等。提出探索建立土壤食物网及其相关的生态过程的野外监测技术体系,发展简单易行的野外土壤食物网调控技术,关注土壤食物网的“外延”界面,开展土壤食物网相关的多尺度多因子和多过程的融合研究等4方面的发展建议。

关键词：土壤生物精准调控野外控制实验土壤生物监测土壤食物网内部平衡生态过程

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