中大新聞網(wǎng)訊 2月12日，中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院儲誠進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）雜志發(fā)表論文，研究顯示，白蟻、螞蟻和蚯蚓等土壤無脊椎動物具有提升土壤肥力、改善土壤質(zhì)地和促進(jìn)作物產(chǎn)量的生態(tài)系統(tǒng)功能，對促進(jìn)全球元素循環(huán)、物質(zhì)降解和生物多樣性維持具有重要作用。這一研究為應(yīng)對氣候變暖和促進(jìn)生態(tài)修復(fù)提供了全新思路。
白蟻、螞蟻和蚯蚓等土壤無脊椎動物廣泛分布于全球多個生態(tài)系統(tǒng)中，它們通過土壤擾動產(chǎn)生蟻丘、泥被或蚯蚓糞等獨(dú)特生物構(gòu)造，在養(yǎng)分循環(huán)和生物多樣性維持等多種生態(tài)系統(tǒng)過程中發(fā)揮重要作用，被譽(yù)為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”。研究結(jié)果顯示，在全球尺度上，白蟻、螞蟻和蚯蚓的土壤活動均可以顯著提升土壤碳、氮、磷、鉀、鈣、鈉、鎂等主要養(yǎng)分含量，還能提升土壤電導(dǎo)率、土壤呼吸速率、微生物生物量以及植物生物量等多個指標(biāo)。
白蟻丘：白蟻類群產(chǎn)生的生物構(gòu)造示意圖
螞蟻丘：螞蟻類群產(chǎn)生的生物構(gòu)造示意圖
蚯蚓糞：蚯蚓類群產(chǎn)生的生物構(gòu)造示意圖
儲誠進(jìn)教授介紹，土壤無脊椎動物至少可以從四個方面影響生態(tài)系統(tǒng)健康。土壤無脊椎動物可以通過集中搬運(yùn)和加快凋落物分解等途徑，提升土壤中主要養(yǎng)分的含量，增強(qiáng)土壤肥力；通過掘穴活動、搬運(yùn)粘土、混合土壤和身體分泌物等多種方式改善土壤質(zhì)地，提升土壤透氣性和持水能力；可以促進(jìn)凋落物和土壤有機(jī)質(zhì)分解，刺激土壤微生物分泌的胞外酶活動，促進(jìn)氮磷等養(yǎng)分循環(huán)；還能夠通過上述作用，為其他生物類群提供適宜的棲息地和食物資源，從而提升微生物、植物和動物的生物量和多樣性。
“我們歷時1年，搜集篩選出來自全球6個大洲的1047篇相關(guān)文獻(xiàn)，從中提取12975條數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行薈萃分析。”論文第一作者中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院博士后巫東豪介紹，研究發(fā)現(xiàn)，隨著年均氣溫的升高，白蟻對土壤呼吸和植物生物量、蚯蚓對土壤氮磷含量的促進(jìn)作用均有提高。而螞蟻對土壤氮磷含量、植物生物量和植物存活率的促進(jìn)作用則隨植物生物量的升高而降低，并在中緯度地區(qū)達(dá)到峰值。進(jìn)一步分析表明，白蟻通過緩解熱帶地區(qū)磷養(yǎng)分限制進(jìn)而促進(jìn)植物生長，螞蟻則通過緩解溫帶地區(qū)氮養(yǎng)分限制促進(jìn)植物生長。
這意味著，未來氣候變暖可能會通過促進(jìn)白蟻活動從而提升土壤呼吸和植物生產(chǎn)力，應(yīng)當(dāng)重視白蟻的土壤工程師效應(yīng)對碳循環(huán)和碳源匯動態(tài)的影響。此外，在不同氣候區(qū)可以保護(hù)和添加特定的土壤無脊椎動物類群，幫助富集特定養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長。
目前，全球土壤無脊椎動物正面臨“無聲的滅絕”，在人類活動和氣候變化的影響下，土壤無脊椎動物數(shù)量銳減，而相應(yīng)的調(diào)查和保護(hù)卻嚴(yán)重不足。“我們的研究表明，保護(hù)土壤無脊椎動物，將有助于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，應(yīng)對氣候變暖，促進(jìn)生態(tài)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”
儲誠進(jìn)教授說，下一步，我們將進(jìn)一步開展針對土壤無脊椎動物工程師效應(yīng)的研究，從碳循環(huán)的角度綜合評估土壤工程師效應(yīng)對碳源匯動態(tài)的影響，并通過控制實(shí)驗(yàn)探究不同無脊椎動物促進(jìn)植物生長的機(jī)制差異。
中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院博士后巫東豪為論文第一作者，儲誠進(jìn)教授為論文通訊作者。北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部杜恩在教授、德國生物多樣性綜合研究中心Nico Eisenhauer教授、法國索邦大學(xué)巴黎生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究所Jérome Mathieu教授為論文共同作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、水產(chǎn)動物疫病防控與健康養(yǎng)殖全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中山大學(xué)）開放課題、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)、德國研究聯(lián)合會（DFG）和法國生物多樣性研究基金會（FRB）等資助。
