土壤生态学研究进展

土壤生态学研究进展土壤是人类赖以生存与发展的基础，是地球系统大气圈、水圈、岩石圈及生物圈相互作用最复杂、最活跃的交界面。土壤中的微生物数量巨大、种类繁多，是联系不同圈层物质与能量交换的重要纽带，被称为地球关键元素生物地球化学循环过程的引擎。土壤被认为是陆地生态系统的组织中心[1,2]，并被Science期刊认为是最后的学术前沿[3]。在此背景下，土壤生物多样性及其在生态系统中的重要功能成为研究热点[4]。土壤生物多样性包括在土壤和凋落物层中生活的生物类群多样性[1]，目前，科学界已经认识到土壤是地球上生物多样性最丰富的生境之一[5]。现已描述过的土壤真菌就有72000种，据估计全球总数可能高达150万种[6,7]；已知的土壤线虫有25000种(可能仅占全球所有种类的6%)[8]；已记录的土壤跳虫有8000种(约占全球所有种类的15%)[8]；而已知的螨类有45231种(可能仅占全球所有种类的4%左右)[9]；已描述的蚯蚓有3500种(约占全球所有种类的1/2)[8]，至于研究较多的蚂蚁和白蚁，分别有14000种和2700种，也仅占全球种类总数的50%和70%[8]；已经记载的马陆多达11000种，但也仅占全球种类的15%[8]。这些统计数据足以表明，不论在局域还是全球尺度上，土壤中都存在着极其丰富的生物多样性，但是，目前还没有人能够回答土壤中到底存在多少种生物。20世纪80年代末到90年代初，生态学家逐渐认识到人类活动已经导致物种的快速灭绝，因此，关于生物多样性降低如何影响生态系统功能的研究开始成为学者关注的热点[9]。1986年的一次学术会议首次合成了生物多样性(biodiversity)一词，此后生物多样性开始成为学术界研究和讨论的热点问题[10]尤其是1992年《生物多样性公约》的签署，进一步促使生物多样性成为生态学研究的核心问题。与此同时，土壤生态学家开始发现土壤中存在着极其丰富的生物种类[11,12]尤其是分子生物学技术的应用，发现1g森林土壤中竟然有高达10000种细菌存在，大大改变了人们对土壤生物多样性的认识[12]。雷时时[13]参考了213篇文献对过去20年土壤生物多样性研究进行了总结，他将土壤生物多样分研究分为了3个主要阶段：从早期的文献综述和专题讨论发现了人们对土壤生物多样性认识的局限性[14]，从而激发了土壤生态学家对土壤生物多样性问题的科学研究[15]；尤其是控制实验和分子生物学技术的应用，大大加深了人们对土壤生物多样性及其驱动生态功能的认识[16]；而这些研究成果和认识使国际社会和各国政府充分意识到土壤生物多样性在维持生产力和保护环境方面的重要价值。进入21世纪之后，对土壤生物多样性的监测和保护成为研究重点[17]。研究的重点内容主要包括[13]：土壤生物多样性的共存和维持机制、土壤生物多样性与生态系统功能、大尺度上土壤生物多样性的分布格局、植物多样性与土壤生物多样性的关系，同时土壤生物多样性研究面临巨大的挑战，尤其如下的一些问题迫切需要在未来进行深入的研究[13]：壤生物多样性的研究方法问题、人类活动和全球变化对土壤生物多样性的影响、土壤生物多样性在环境污染治理和生态恢复中的应用等。