1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
全球变化背景下生物多样性的丧失及变化如何影响生态系统, 这是全世界科学家关心的问题, 但过去对于这个问题的研究主要集中在地上生态系统（above-ground ecosystem）。事实上, 地上和地下生态系统（below-ground ecosystem）是不可分割的整体,而且土壤生态系统中有着更丰富的生物多样性[1]。生物多样性是维持生态系统稳定性和可持续性的前提条件。由于土壤的物理调控、病虫害的防治和养分的供给能力已经越来越多地依赖于人类的投入而不是自然的生态过程, 因此在高投入的农业生态系统中, 土壤生物的重要性常常被忽视[2]。 过去20年, 土壤生态学得到国际生态学界的广泛关注[3], 土壤被认为是陆地生态系统的组织中心[4], 并被Science 期刊认为是最后的学术前沿[5]。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[6]。对土壤生物多样性的研究和认识, 代表了过去20年土壤生态学领域最重要的进步[7]。在土壤生态系统中, 土壤动物对于营养物质的转化、储存和释放, 土壤微生物的调节及土壤理化性质的改变都发挥着重要作用[8, 9]。土壤线虫是数量和种类最为丰富的土壤动物，对有机物的分解、养分转化和能量传递起到关键的作用, 是土壤生态系统的重要组成部分，对土壤生物群落及生态功能影响方面具有独特的优势[10]。土壤线虫主要包括植物线虫和自由生活线虫，其中以自由生活线虫占绝对优势，直接参与生态系统的物质循环和能量流动[11], 因此关于它们在生态系统中功能的研究也越来越多。 线虫食性多样，在食物网中占据多个营养级，其营养类群结构的变化与土壤生态系统过程紧密相连[12]。土壤线虫在土壤食物网中占多个营养级，这对于维持生态系统的稳定，促进物质循环和能量流动具有重要意义。现有研究表明，土壤线虫能显著增加土壤中矿质氮、土壤生物量氮和土壤生物量磷的含量，同时，土壤线虫存在的条件下，能促进植物对氮的吸收[13]，对改变粮食品质具有重要的意义。鉴于以上原因，很多学者已经将线虫作为土壤健康指示生物，线虫的指示作用已在多种生态系统中得到广泛应用[14]。u 在向可持续农业的转变过程中, 人们已经重新认识到, 要将土壤生物多样性作为一种资源来认识和保护, 并按照其对生态系统服务的贡献进行管理[15]。所以，本研究采用室内缩微培养系统，以模拟由简单到复杂的土壤线虫群落多样性结构来研究，线虫作为一种指示生物，其群落的多样性会影响地下部的养分、碳氮及微生物群落等，从而影响地上部水稻的生长。从此入手，不仅对于水稻生长调控起到一定的指示作用，同时对植物地上与地下部的联动机制也起到一定的补充作用。 参考文献： [1] 吴纪华, 宋慈玉, 陈家宽. 2007. 食微线虫对植物生长及土壤养分循环的影响. 生物多样性 15: |
124-133. [2] 李琪, 梁文举, 姜勇. 2007. 农田土壤线虫多样性研究现状及展望. 生物多样性 15: 134-141. [3] Coleman, D.C., Crossley, Jr D.A., Hendrix, P.F. 2004. Fundamentals of Soil Ecology. 2nd ed. San Diego: Academic Press. [4] Odum, E.P., Barrett, G.W. 2005. Fundamentals of Ecology. St. Paul: Thomson Brooks/Cole. [5] Sugden, A., Stone, R., Ash, C. 2004. Ecology in the underworld. Science 304: 1613. [6] Coleman, D.C., Whitman, W.B. 2005.Linking species richness, biodiversity and ecosystem function in soil system. Pedbiologia 49:479-497. [7] 时雷雷, 傅声雷. 2014. 土壤生物多样性研究: 历史、现状与挑战. 科学通报 59: 493-509. [8] Edwards, C.A. 2002. Assessing the effects of environmental pollutants on soil organisms, communities, processes and ecosystems. European Journal of Soil Biology 38: 225-231. [9] Fu, S.L., Ferris, H., Brown, D., Plant, R. 2005. Does the positive feedback effect of nematodes on the biomass and activity of their bacteria prey vary with nematode species and population size? Soil Biology and Biochemistry 37: 1979-1987. [10] Snchez-Moreno, S., Jimnez, L., Alonso-Prados, J., Garca-Baudn, J. 2010. Nematodes as indicators of fumigant effects on soil food webs in strawberry crops in Southern Spain. Ecological Indicators 10:148-156. [11] Wall, D.H., Moore, J.C. 1999. Interactions underground. BioScience 49: 109-117. [12] 邵元虎,傅声雷. 2007.试论土壤线虫多样性在生态系统中的作用.生物多样性15:116-123. [13] 刘满强, 黄菁华. 2009. 地上部植食者褐飞虱对不同水稻品种土壤线虫群落的影响. 生物多样性17: 43l-439. [14] 李玉娟, 吴纪华, 陈慧丽, 陈家宽. 2005. 线虫作为土壤健康指示生物的方法及应用. 应用生态学报 16: 1541-1546. [15] Brussaard, L., Behan-Pelletier, V.M., Bignell, D.E. 1997. Biodiversity and ecosystem functioning in soil. Ambio 26: 563-570. |
2. 研究的基本内容和问题
(1)研究目标
我们设定一个假说，即土壤线虫群落越复杂，越能促进水稻的生长。不同线虫群落结构的组成，不仅对于水稻生长调控起到一定的指示作用，同时对植物地上与地下部的联动机制也起到一定的补充作用。
(2)研究内容
水稻幼苗盆栽条件下，接种不同群落结构的线虫到土壤中，测定土壤及其水稻地上部及地下部碳氮流的变化，水稻的基本生长性状，探讨线虫群落的复杂性对水稻生长的影响。
(3)拟解决的关键问题
3. 研究的方法与方案
（1）研究方法
本研究属于室内盆栽试验，供试土壤为采自江苏省如东县的砂质壤土。土壤采回后立即预处理，用孔径为5mm的钢筛筛分，剔除肉眼可见根系、有机残体及大中型土壤动物。试验采用单因素设计，试验调控因素是接种3种不同群落结构的线虫到土壤中，并研究不同群落结构复杂性的线虫对水稻生长的影响。四个处理，每个处理六个重复，分为1次采样。
(2)实验方案
4. 研究创新点
生物多样性是维持生态系统稳定性和可持续性的前提条件。本实验设计不同复杂性线虫群落结构去探讨生物多样性在土壤生态系统中的重要性，为土壤生态学基础研究提供了理论依据。
5. 研究计划与进展
2015.3.1-2015.3.28 查阅相关文献，确定实验方案，熟悉实验室各种技能；
2015.4.1-2015.4.28 总结文献结果，确定实验方案；
2015.5.1-2015.6.11 准备实验材料，完善实验，总结实验结果；
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