海南岛独特的地理位置和复杂的古地理事件使其成为我国生物多样性的热点地区。已有的海南岛蚯蚓资料显示, 该岛的蚯蚓区系十分特殊, 且与大陆地区蚯蚓存在扩散与迁移。然而, 当海南岛与周围大陆断开形成独立岛屿后, 海南岛蚯蚓如何为适应海南岛的环境而逐渐形成现在岛内的分布与区系, 仍然是一个值得研究和探讨的问题。因此, 本研究在海南岛全面调查和采集蚯蚓标本, 整理海南岛地区的蚯蚓物种组成及其地理分布特征, 并联合5个线粒体基因COⅠ、COⅡ、ND1、12S rRNA和16S rRNA构建海南岛蚯蚓的分子系统发育树, 推测其分化时间和祖先分布区域, 探讨海南岛蚯蚓在岛内的分化与扩散过程。研究结果表明: (1)海南岛共有蚯蚓6科9属122种, 巨蚓科蚯蚓为优势科, 且全部为环毛类蚯蚓, 其中103种为海南岛特有种。蚯蚓物种数沿海拔呈先增加后减少的趋势, 在800‒1,000 m最大; (2)海南岛环毛类蚯蚓不同水平的遗传距离与我国巨蚓科蚯蚓的遗传距离区间基本一致。物种水平上, 美丽远盲蚓(Amynthas scitulus*)与纬向远盲蚓(A. zonarius)的基因遗传距离最小。在亚种水平, 保宁腔蚓指名亚种(Metaphire magna magna)和保宁腔蚓小型亚种(M. magna minuscula)的遗传距离均接近整体的物种水平。在种群水平, 等毛远盲蚓(A. homosetus)不同种群间遗传距离均接近整体的亚种水平; (3)海南岛环毛类蚯蚓可划分为7个类群, 其祖先于68.26 Ma开始分化, 可能起源于吊罗山。在新生代, 7个类群均得到较大发展。通过对海南岛蚯蚓组成及系统发育的梳理, 不仅为我国蚯蚓物种多样性研究提供基础资料, 也为岛屿蚯蚓物种系统发育关系分析提供科学参考。

在全球环境变化的大背景下, 生物多样性丧失日益加剧。土壤动物作为生物多样性重要组成之一, 受到广泛的关注。位于我国江西省新岗山的亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验样地(BEF-China)是全世界25个森林生物多样性控制实验样地之一。本研究自2019年9月至2022年4月在BEF-China两个不同树种组成的样地(A样地和B样地)内采样, 共获得甲螨23,704头, 隶属于34科50属61种。本文分析和对比了两个样地内甲螨群落结构的差异, 及其多度、物种丰富度、Shannon多样性指数的季节性差异; 通过Pearson检验探讨了甲螨多度与环境因子的关系。结果表明: 在A、B两个不同树种组成的森林生态系统内, 土壤甲螨群落结构及其季节动态具有显著差异。具体表现在: A样地奥甲螨科、罗甲螨科、若甲螨科和尖棱甲螨科的相对多度高于B样地; B样地菌甲螨科、盖头甲螨科和礼服甲螨科的相对多度高于A样地。A样地中夏季和秋季甲螨多度、物种丰富度和Shannon多样性指数显著低于春季和冬季; 而B样地中秋季甲螨多度和物种丰富度与春季差异不显著。Pearson检验结果显示, 凋落物木质素含量与单翼甲螨科和菌甲螨科多度呈负相关关系, 而与奥甲螨科多度呈正相关关系。菌甲螨科多度与土壤和凋落物同一理化因子的相关性基本相同(碳氮比除外), 但与凋落物碳氮比呈正相关关系而与土壤碳氮比呈负相关关系。

木质残体可为大型无脊椎动物提供重要栖息地、食物等资源, 并影响其生物多样性。目前针对不同树种、径级及分解阶段的木质残体如何调控土壤大型无脊椎动物群落结构尚不清楚, 相关研究在亚热带森林地区尤为稀缺。为此, 本文选取湖南省八大公山国家级自然保护区柳杉(Cryptomeria fortunei)、亮叶水青冈(Fagus lucida)及檫木(Sassafras tzumu) 3种树种为研究对象, 每种树种分别选取两类径级(直径分别为10 ± 2 cm、4 ± 2 cm)不同分解阶段的木质残体, 对其中的大型无脊椎动物进行调查。调查于2020年10-11月完成。结果显示: 共捕获大型无脊椎动物2,558只, 隶属4门10纲23目, 不同树种的优势类群、常见类群及稀有类群均存在差异。亮叶水青冈木质残体中大型无脊椎动物个体密度显著高于柳杉和檫木。亮叶水青冈和檫木大径级木质残体中大型无脊椎动物Shannon-Wiener多样性指数显著高于小径级, 3个树种大径级木质残体中大型无脊椎动物的类群数、特有类群数均大于小径级。木质残体中大型无脊椎动物的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数及Pielou均匀度指数与木材密度显著负相关, 表明随着分解的进行木质残体中大型无脊椎动物群落呈明显变化趋势。木质残体的理化性质(相对含水率、全氮、全碳及碳氮比)和土壤温度、湿度与木质残体中大型无脊椎动物群落特征具有相关性。研究初步表明, 大型无脊椎动物群落特征在所选树种、径级及分解阶段木质残体中具有差异, 在亚热带森林中同时保留不同树种、不同大小径级的木质残体或有利于增加大型无脊椎动物多样性。

森林演替会通过改变植物群落组成和土壤环境影响土壤生物群落, 反过来, 土壤生物群落的变化也会对生态系统的演替产生反馈作用, 但迄今南亚热带森林演替过程中土壤生物群落的变化特征尚不清晰。本研究以广东省鼎湖山的南亚热带森林演替序列(马尾松(Pinus massoniana)林-针阔叶混交林-季风常绿阔叶林)为对象, 研究了森林演替过程中土壤线虫多样性和群落结构的动态变化及其影响因素。通过采集不同演替阶段的土壤样品, 分析和比对了不同演替阶段土壤线虫的多度、多样性、群落组成、土壤线虫生态指数以及土壤理化性质的差异。结果表明: (1)在南亚热带森林演替过程中, 针阔叶混交林和季风常绿阔叶林土壤线虫的α多样性显著高于马尾松林, 但土壤线虫总数和各营养类群多度及其相对丰度并无显著变化; (2)针阔叶混交林中土壤线虫富集指数显著高于马尾松林, 表明其土壤养分状况要好于马尾松林, 而季风常绿阔叶林土壤线虫结构指数较高, 表明其受干扰程度较低; (3)针阔叶混交林的土壤含水量和土壤理化性质(除土壤总磷含量)已达到季风常绿阔叶林的水平, 但两者的土壤pH值均显著低于马尾松林, 而土壤pH值和土壤含水量是影响土壤线虫群落动态变化的主要因素。综上所述, 南亚热带森林中土壤线虫多度、多样性和群落结构对森林演替的响应略有不同, 演替过程中土壤环境因素的趋同是导致针阔叶混交林和季风常绿阔叶林中土壤线虫多样性和群落特征相似的主要原因。

全球气候变化背景下, 降水格局发生改变, 呈现降水总量不变, 但降水强度增加、降水频率降低的趋势, 影响了地下生态系统的结构和功能。土壤微食物网作为地下生态系统的重要组成部分, 在驱动生态系统多功能性方面起着重要作用。降水格局的变化能够通过土壤微食物网的改变对生态系统产生影响。然而, 以往研究多关注于降水量的变化对微食物网的影响, 降水格局变化对其影响的研究较少。因此, 本研究在内蒙古温带草原开展连续8年的降水添加控制试验(控制降水总量不变, 降水频率及强度改变), 包括5个降水强度处理(2 mm、5 mm、10 mm、20 mm和40 mm), 通过磷脂脂肪酸法(PLFA)确定微生物含量, 高通量测序法(16S和ITS)确定微生物多样性及群落结构, 线虫形态学鉴定确定线虫群落组成及结构。结果表明在降水总量不变降水强度改变的背景下, 高降水强度(20 mm)促进了北方温带草原真菌含量的增长, 适度降水强度(10 mm)促进了微生物的多样性。而线虫的多度随着降水强度的增加而增大, 中高降水强度下线虫多样性最高。土壤微食物网的变化进一步影响了生态系统多功能性, 主要通过提高真菌生物量、食真菌线虫多度和线虫多样性, 从而提高了生态系统多功能性。

土壤动物是陆地生态系统的重要组分, 在有机质分解过程中具有重要作用。目前有关土壤动物在生态系统分解中的作用研究主要聚焦于植物凋落物的分解, 而对动物粪便分解的研究稀少。本研究在内蒙古典型草原设置了马粪和牛粪分解原位实验, 使用不同孔径的金属隔离网排除不同体型大小的土壤动物, 通过测定大中型土壤动物对畜粪分解过程中质量损失、碳氮含量和微生物呼吸以及土壤养分动态变化的影响, 解析其在分解中的作用。设置5个处理, 即CK, 仅土壤, 无粪; T0, 粪添加+0.425 mm隔离网(排除了粪居型和掘洞型粪金龟和中型土壤动物); T1, 粪添加+1 mm隔离网(排除了粪居型和掘洞型粪金龟); T2, 粪添加+2 mm隔离网(排除了掘洞型粪金龟); T3, 仅粪添加(不排除土壤动物)。结果表明: (1)在畜粪分解60天内, 土壤动物对畜粪的干质量损失没有显著的促进作用(P > 0.05); 相反, 在畜粪分解360天, 不隔离土壤动物处理(T3)显著地提高了牛粪干质量损失(P < 0.05), 而降低了马粪干质量损失(P < 0.05)。(2)在畜粪分解的60天内, 畜粪中碳和氮含量下降速度在有土壤动物存在的情况下(T3)快于隔离土壤动物(T0和T1)。(3)两种畜粪添加增加了土壤微生物的呼吸, 且这种增加趋势在实验的第15天和第30天在土壤动物存在时(T3)最明显。(4)与对照(CK)相比, 马粪添加处理提高了土壤速效氮、有机碳的含量和土壤含水量, 且这种增加趋势在排除掘洞型粪金龟(T2)和不排除土壤动物(T3)条件下表现更显著(P < 0.05), 而牛粪添加处理没有明显改变这些指标(P > 0.05)。研究表明, 分解初期粪金龟的取食和活动会改变畜粪的理化性质, 进而影响分解后期土壤生物在畜粪分解中的作用。

地表甲虫是戈壁主要的地表昆虫类群, 但我们对其种属组成和活动节律的认识还很有限。2018-2020年1-12月我们利用陷阱法对河西走廊中部典型砾质戈壁地表甲虫种类及数量进行了连续观测, 并测定了该区降水和温度。本文研究发现: (1)戈壁地表甲虫由步甲科、叶甲科、象甲科、粪金龟科和拟步甲科5科21种组成, 阿小鳖甲(Microdera kraatzi alashanica)、戈壁琵甲(Blaps gobiensis)和波笨粪金龟(Lethrus potanini)是优势地表甲虫种; (2)戈壁地表甲虫活动节律存在明显年季变异, 地表甲虫的活动期在3-10月, 地表甲虫活动密度的最大值出现在4-7月, 而物种丰富度的最大值均在5月出现; (3)降水增多的2019年地表甲虫的活动密度明显增加, 且2019年地表甲虫物种丰富度和多样性指数显著高于2018年; (4)地表甲虫的取食类型和个体大小影响它们的活动节律, 降水增多的年份提高了植食性的象甲科和部分拟步甲科的活动密度, 而一些拟步甲科的活动密度对降水的响应存在一定的滞后性; (5)降水和温度变化强烈影响地表甲虫活动节律, 地表甲虫的个体数和物种数与月降水量和月平均温度呈显著的二次曲线和指数关系, 植食性和捕食性甲虫对降水及温度变化响应较腐食性甲虫敏感, 大甲虫对降水变化的响应较中甲虫和小甲虫敏感。总之, 降水及温度变化影响了戈壁地表甲虫的活动节律, 而不同地表甲虫种对二者的响应因其生理生态特征不同而异, 从而影响了地表甲虫群落动态变化规律。

收获蚁蚁穴是戈壁生态系统中重要的微生境, 它通过汇集凋落物和改善土壤环境强烈影响动植物的分布及多样性。鉴于此, 本文选择戈壁荒漠收获蚁(Messor desertus)蚁穴为研究对象, 于2020年5月、6月和10月利用陷阱法调查了蚁穴及毗邻裸地大型土壤动物的种类组成及数量变化, 并分析其影响要素。结果表明: (1) 10月, 蚁穴和裸地间大型土壤动物群落组成存在显著差异, 而5月和6月二者间相差较小, 10月(62.9%)蚁穴和裸地大型土壤动物的平均相异性高于5月(34.8%)和6月(39.3%); (2) 5月, 蚁穴大型土壤动物均匀度指数显著低于裸地, 6月, 蚁穴大型土壤动物活动密度和类群丰富度均显著高于裸地, 10月, 蚁穴大型土壤动物类群丰富度和多样性指数均显著高于裸地; (3)荒漠收获蚁蚁穴显著提高了其他食性土壤动物的活动密度及类群丰富度, 还增强了捕食性和非捕食性土壤动物的相互作用关系并改变了荒漠收获蚁与蚁穴大型土壤动物类群的种间相互作用关系; (4) pRDA排序结果表明, 土壤电导率、全氮和粉粒含量是影响蚁穴和裸地大型土壤动物分布的主要土壤因子。总之, 戈壁生态系统荒漠收获蚁蚁穴微生境提高了大型土壤动物多样性, 改变了大型土壤动物类群间的营养和非营养关系, 这会影响大型土壤动物的营养结构及其功能。

东北黑土区是保障我国粮食安全的重要土壤资源, 了解该区域内农田土壤线虫的群落组成及其对环境驱动因子的响应机制, 对于研究黑土区农田土壤生态系统的生物多样性分布格局具有重要意义。2018年9月, 我们在42°50°‒49°08° N的典型黑土区采集了93个农田土壤样品, 利用形态学鉴定技术分析了土壤线虫群落的组成与结构。共鉴定出47个线虫属(相对丰度 > 1%), 其中食细菌线虫中的拟丽突属(Acrobeloides)是典型黑土区农田土壤中的优势属(相对丰度 > 5%)。土壤线虫总丰富度和总多度均随纬度增加而显著增加, 然而类似的变化趋势只出现在食细菌和杂食/捕食线虫中。土壤有机碳是影响土壤线虫丰富度和多度最为重要的环境因子, 其次是月平均温度。典型黑土区农田土壤线虫群落结构以47° N为分界线分为南部和北部两类, 主要归因于线虫群落中植物寄生和杂食/捕食线虫的相对多度在南、北特征属中存在差异。土壤pH值和容重分别是影响南部与北部黑土区线虫群落最重要的环境因子。本研究明确了典型黑土区农田土壤线虫群落的纬度分布格局及其与环境因素的关系, 可为揭示农业活动干扰下土壤生物对环境因子的响应机制提供基础数据和理论参考。

以农田土壤动物长期监测样地为平台, 阐明土壤动物物种和功能多样性空间分布格局, 是揭示农田土壤动物多样性维持机制、提高农田土壤质量的重要基础。本试验于2020年10月, 对河南商丘农田土壤动物大型固定样地(9 ha)的210个采样点进行土壤样品野外采集和室内分离, 将土壤螨样品鉴定到种并测量其体长体宽数据, 以说明小麦-玉米轮作农田土壤螨多样性及其体长体宽的空间分布格局。结果表明: (1)共捕获成螨个体17,256头, 其中甲螨亚目为优势类群, 其个体数占总捕获量的94.67%; MGP分析表明样地甲螨群落属于P型, 说明受人为因素影响强烈; 生态位宽度和重叠度分析表明, 进化程度越高甲螨的生态位宽度越宽, 进化程度越相近甲螨之间的竞争越激烈。(2) Moran’s I分析显示, 在20-100 m的空间尺度上, 土壤螨群落、优势种的个体数和体长体宽多为显著正相关; 在220-300 m的空间尺度上, 部分为显著负的空间自相关。半方差函数结果表明, 甲螨群落物种数、个体数和体长体宽的空间变异主要受确定性过程影响, 中气门螨群落的空间变异由确定性和随机性过程共同影响。(3)土壤螨个体数与体长体宽存在显著弱的负相关关系, 这种关系普遍存在于土壤螨各群落与优势种中。本研究建议同时开展物种多样性和以体长体宽为代表的功能多样性空间格局研究, 对揭示土壤螨群落维持机制、保护土壤螨多样性具有重要意义。

下辽河平原农田生态系统在管理过程中频繁的耕作、施肥以及农用化学品施用等引发了一系列问题, 如土壤退化、耕地数量减少以及生产力下降等, 不可避免地对土壤生物健康产生影响。为探究农田土壤人工管理对土壤生物群落动态的影响, 本研究在辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站开展了农田土壤线虫群落组成的季节变化研究, 对4个季节农田和废弃农田(对照)的土壤线虫群落组成、多度以及多样性等进行了比较分析。研究结果表明, 土壤线虫总多度在废弃农田中显著高于农田, 但季节间差异不显著。季节变化主要显著影响了自由生活线虫的多度, 其在9月达到最高; 季节变化也显著影响了属的数量, 其在非生长季的11月最低。与废弃农田相比, 农田管理显著降低了杂食捕食线虫和食真菌线虫的多度, 土壤食物网结构相对稳定; 而废弃的农田更易受到季节波动的影响, 土壤食物网也受到一定的干扰。

土壤线虫在农田生态系统中数量丰富且对土壤环境变化敏感, 可用于评估不同田间管理条件下的土壤健康。本文探究了紫色土区长期不同施肥措施及土壤团聚体粒径对线虫群落的分布及其生态功能多样性的影响。试验设置了5个施肥处理: 不施肥(对照, CK)、单施化肥(NPK)、生物炭 + 化肥(BCNPK)、商品猪粪 + 化肥(OMNPK)和秸秆 + 化肥(RSDNPK)。团聚体粒径分为: 原状土(BS)、大团聚体(> 2 mm; LA)和小团聚体(0.25-2 mm; SA)。结果表明, 与对照相比, 施肥可促进线虫数量增长, 其中单施化肥处理下增幅最小(66%); 有机物料与化肥配施对线虫数量的提升更为显著, 秸秆 + 化肥处理下增幅达206%。不同施肥处理间线虫类群相对丰度差异显著, 大小均表现为: 食细菌线虫(BA) > 杂食/捕食线虫(OP) > 植食线虫(PP) > 食真菌线虫(FU)。小团聚体较其他土壤团聚体的杂食/捕食线虫丰度更低, 食细菌线虫丰度较高。秸秆与化肥配施处理下线虫群落结构指数和富集指数显著增加, 且各施肥处理下线虫功能足迹呈现明显差异。有机肥与化肥配施(尤其是秸秆 + 化肥)可提高土壤养分供应且有利于形成稳定健康的土壤生态系统, 助推区域农业的可持续发展。

大量的采矿活动导致矿区周边土壤重金属污染, 严重危害土壤生物安全。汞、铊等重金属元素毒性强, 相关污染的土壤生态风险鲜有研究。跳虫作为土壤环境变化指示生物, 能很好地反映土壤质量的健康状况。本研究以贵州省某汞铊矿区周边的农田土壤为研究对象, 按离矿区距离和作物类型设置4个采样区, 每个采样区种植2种作物, 每种作物农田设置3个样方。研究土壤跳虫群落结构和多样性及其影响因子。结果表明, 调查区内跳虫平均密度为12,000 ind./m²; 采样区距离矿区越近, 土壤重金属污染程度越大, 综合污染指数越高, 跳虫种数、密度、多样性和丰富度指数均呈先增加再降低的趋势; 环境因子分析表明重金属显著影响跳虫群落结构: Folsomides americanus、Isotomiella minor和Protaphorura encarpatus数量与汞、铊和砷含量呈负相关。高有机质含量能缓解重金属对土壤跳虫的影响, 但作物类型(玉米与薏仁)对土壤跳虫群落结构的影响无显著差异。本研究结果表明土壤有机质或能反向调节重金属污染对土壤跳虫群落的影响。

甲螨是土壤动物主要的三大类群之一, 数量庞大且种类丰富。截至2020年, 中国已报道的甲螨仅占世界所有已知甲螨种类的7.6%, 这与我国已知甲螨种类真实物种状况仍有较大的差距。值此中国甲螨学开创100周年之际, 本研究以甲螨亚目为研究对象, 分别基于世界2020-2021年度和中国2007-2021年度发表的分类学文献资料, 编制了世界新增分类单元名录和近15年中国发表甲螨新种名录, 分析了新分类单元的地理分布、学者贡献和出版刊物情况。研究结果表明, 2020-2021年, 世界甲螨亚目共描述238个新分类单元, 包括新属及新亚属21个, 新种217个; 新分类单元发表的热点地区在埃塞俄比亚界、东洋界和新热带界; 描述的新分类单元由27位作者所贡献, 其中外国学者贡献占比高; 论文均发表在国外期刊上, Systematic and Applied Acarology是新分类单元发表的主要期刊。2007-2021年, 中国发表甲螨亚目新种183个, 无新科和新属发表; 新种发表的热点地区在华南区和西南区; 描述的新种由24位作者所贡献, 中国学者占主要贡献; 论文多发表在国外期刊上, Systematic and Applied Acarology和Zootaxa是新分类单元发表的主要期刊。基于以上结果, 本文认为目前从事甲螨分类学研究的学者相对较少, 发表的新分类单元在类群分布和区域分布上均表现出极不均衡的现象。传统分类学未来的发展将面临机遇和挑战。

以长白山弹尾纲为研究对象, 基于1758‒2022年度发表的分类学和生态学文献资料, 编制了长白山垂直自然带弹尾纲物种名录, 分析了首次发表物种的学者贡献、出版物、发表时间和各属沿海拔梯度的分布情况。本研究共梳理弹尾纲物种92种, 隶属于3目11科46属, 长角䖴目、原䖴目和愈腹䖴目的物种分别占比61%、31%和8%, 其中长角䖴目的等节䖴科(该类群物种数占总体比例, 26%)、长角䖴科(16%)和鳞䖴科(16%)、原䖴目的棘䖴科(26%)是该地区的主要类群。统计的92种长白山弹尾纲物种由36位学者首次定名和报道, 中国学者占主要贡献(33%), 其次为波兰(11%)、瑞典(11%)、俄罗斯(8%)和美国(8%); 相关论文多发表在国际期刊上, Zootaxa是发表的主要期刊。基于海拔梯度的统计发现, 鳞䖴属(Tomocerus)和符䖴属(Folsomia)的物种沿海拔梯度的分布范围最广(海拔800‒1,700 m), 分布在海拔800 m (15个物种)、1,100 m (20个物种)和1,400 m (14个物种)的物种最多。基于以上结果, 本文讨论了长白山弹尾纲分类学现状和发展前景。

菌食性管蓟马是土壤动物的重要组分, 它们在生物多样性保护与利用、植物保护、动物地理等领域具有重要的研究价值, 但在我国其分类和物种多样性研究仍有较大不足, 大尺度分布格局形成原因也不清楚。本文基于对我国大部分地区广泛的野外采集调查和国内外多家研究机构馆藏标本的检视, 整理了我国菌食性管蓟马物种名录和地理分布信息, 总结了我国菌食性管蓟马的分类研究现状与简史, 分析了菌食性管蓟马物种多样性的分布格局并探讨了该格局形成原因。目前我国记录菌食性管蓟马237种, 其中管蓟马亚科39属156种, 灵管蓟马亚科22属81种; 竹管蓟马属(Bamboosiella)、剪管蓟马属(Psalidothrips)、网管蓟马属(Apelaunothrips)和全管蓟马属(Holothrips)是物种较多的属, 包含物种数均超过10种; 中国特有73种; 广东、台湾、海南和云南是物种最丰富的省份, 均超过60种, 这些省份都具热带和亚热带气候特征, 适合其生存; 相对多度分析结果表明在热带和亚热带地区森林凋落物层菌食性管蓟马是土壤动物的常见类群; 气温、降水量、食物等是限制其分布的主要因素。本结果丰富了土壤生物多样性的研究内容, 为菌食性管蓟马多样性大尺度空间格局研究提供了数据支持。

土壤动物类群包含庞大的生物多样性, 由于传统的形态学鉴定技术很难满足该类群多样性调查和监测的巨大需求, 基于DNA等遗传物质的分子层面的鉴定技术(分子分类预测)逐渐登上舞台。然而, 分子分类预测能否在参考分子序列严重匮乏的土壤动物分类研究中实现有效鉴定、如何利用分子分类预测更为准确高效地获取土壤动物的分类信息, 是当下分子分类预测在土壤动物应用中的两大难题。为探究这两大难题, 本文基于宏条形码技术, 对5款常用的分子分类预测软件(VSEARCH、HS-BLASTN、EPA-NG、RAPPAS和APPLES; 前两款基于相似度算法, 其余基于系统发育位置算法)进行了准确性(科和属阶元)、运行速度和内存占用等性能的比较和评估。其中, 预测准确性的评估基于4类土壤动物(弹尾纲, 蜱螨亚纲, 环带纲和色矛纲)和3种分子标记(COI、16S和18S)展开。结果表明: EPA-NG在大部分场合下准确性最高, 尤其是在使用COI标记时, 准确性远高于其他工具。VSEARCH和HS-BLASTN准确性也较高, 基于16S和18S标记时, 它们的准确性和EPA-NG相当。此外, VSEARCH在所有软件中运行速度最快且内存占用最小, 这使得它在16S和18S的应用中比EPA-NG更具竞争力。RAPPAS和APPLES具有较低的假阳性, 但假阴性很高, 相对保守的算法使得它们无法将一些物种鉴定到低阶元。总体来说, 即使是在参考数据库缺少目标物种且小部分物种在分类上存在界定争议的前提下, 5款分子分类预测软件都能极为准确地将土壤动物预测至科级阶元, 因此分子分类预测在土壤动物应用中前景远大。COI标记在土壤动物科、属和种阶元上的覆盖度最广且能有效实现分子鉴定, 在目前最适合作为土壤动物尤其是土壤节肢动物的分子标记。在应用COI标记且参考数据库规模不大时, EPA-NG是分子分类预测的最佳选择; 而在应用16S、18S标记或参考数据库规模较大时, 更推荐使用VSEARCH。

土壤线虫多样性是土壤生态学研究的热点之一, 然而对土壤线虫群落组成及多样性的研究通常受到分类学和方法学的限制。当前, 分子生物学技术的快速发展丰富了我们对土壤线虫多样性的认识, 但也存在一定的局限性。本文综述了常用分子生物学技术如变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)、末端限制性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)、实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qPCR)和高通量测序(high-throughput sequencing, HTS)技术近年来在线虫多样性研究中的应用, 重点从土壤线虫DNA提取方法、引物和数据库的选择、高通量测序技术和形态学鉴定结果的比较等方面阐述了高通量测序技术在线虫多样性研究中的优势与不足, 并提出选择合适的线虫DNA提取方法结合特定引物和数据库进行注释分析, 仍是今后使用高通量测序技术开展线虫多样性研究的重点。当研究目标是土壤线虫多样性时, 优先推荐富集线虫悬液提取DNA的方法, 因此, 研究人员应根据具体目标选择最优组合开展实验研究。

蚯蚓被喻为土壤中的“生态系统工程师”, 具有高度的多样性且在全世界都有分布, 被用作土壤健康的指示生物。蚯蚓具有极强的环境适应能力, 在不断适应的过程中促进了自身基因组的进化。本文对近年来蚯蚓全基因组以及线粒体基因组的研究进展进行了综述。蚯蚓全基因组的测序、拼装和分析为研究蚯蚓生态学、污染物对蚯蚓致毒的分子机制、免疫防御的分子机制、蚯蚓再生的分子机制等奠定基础。而线粒体基因组多应用于蚯蚓分子系统发育方面的研究, 目前已有多种蚯蚓通过线粒体基因组测序完成了物种的鉴定。本文建议今后重点开展以下几方面的研究: (1)针对现有的4种蚯蚓全基因组测序结果, 进一步进行比较基因组学、进化基因组学和功能基因组学的研究。(2)完善不同种蚯蚓的基因文库和表达序列标签。(3)建立线粒体基因组、全基因组与蚯蚓物种多样性的关联分析。

城市化进程加快带来的环境挑战正威胁着地球上的生物多样性。土壤动物是生物多样性的重要组成部分, 对维持土壤健康及城市生态系统稳定性具有重要意义。近年来, 城市土壤动物群落结构和多样性的研究已经取得了一定进展, 但是仍缺乏系统的总结和综述。基于此, 本文梳理归纳了国内外已有的相关文献, 总结了城市化影响土壤动物的主要途径, 并阐述了城市中不同体型大小的优势土壤动物类群对城市化的响应。本文建议未来应利用分子生物学手段深入解析城市土壤动物多样性, 明晰城市土壤食物网的结构与功能, 关注土壤动物群落的保护与恢复, 揭示城市土壤动物肠道微生物组特征, 并挖掘城市土壤动物抑制人类致病菌的潜力, 以期为城市生物多样性保护、生态系统稳定和人类健康维持提供相关科学依据。

原生生物广泛分布在土壤和不同生境中, 其数量庞大、种类繁多, 在生态系统物质循环和能量流动以及维持土壤和植物健康中起着举足轻重的作用。与土壤其他生物类群相比, 原生生物分类体系和生态类型复杂, 分类鉴定困难且分子检测技术不够成熟, 目前对原生生物的认识相对不足。本文对当前原生生物的相关研究进展进行了总结和梳理, 系统阐述了原生生物的分类系统和营养功能群特征、土壤原生生物的多样性分布特征及影响因子, 重点介绍了原生生物群落在参与土壤养分循环、维持土壤和植物健康等中的功能作用, 并对未来的研究方向与应用前景进行了展望。对土壤原生生物的研究有助于我们深入认识土壤生物多样性资源, 并进行保护性地开发和利用, 维护土壤和生态系统健康。