白蚁、蚂蚁和蚯蚓是提升土壤健康的全球生态系统工程师

南都讯 记者孙小鹏 通讯员朱嘉豪 李建平 日前，中山大学生态学院储诚进教授团队在《自然》（Nature）杂志发表论文，研究显示，白蚁、蚂蚁和蚯蚓等土壤无脊椎动物具有提升土壤肥力、改善土壤质地和促进作物产量的生态系统功能，对促进全球元素循环、物质降解和生物多样性维持具有重要作用。这一研究为应对气候变暖和促进生态修复提供了全新思路。

白蚁、蚂蚁和蚯蚓等土壤无脊椎动物广泛分布于全球多个生态系统中，它们通过土壤扰动产生蚁丘、泥被或蚯蚓粪等独特生物构造，在养分循环和生物多样性维持等多种生态系统过程中发挥重要作用，被誉为“生态系统工程师”。研究结果显示，在全球尺度上，白蚁、蚂蚁和蚯蚓的土壤活动均可以显著提升土壤碳、氮、磷、钾、钙、钠、镁等主要养分含量，还能提升土壤电导率、土壤呼吸速率、微生物生物量以及植物生物量等多个指标。

储诚进介绍，土壤无脊椎动物至少可以从四个方面影响生态系统健康。土壤无脊椎动物可以通过集中搬运和加快凋落物分解等途径，提升土壤中主要养分的含量，增强土壤肥力；通过掘穴活动、搬运粘土、混合土壤和身体分泌物等多种方式改善土壤质地，提升土壤透气性和持水能力；可以促进凋落物和土壤有机质分解，刺激土壤微生物分泌的胞外酶活动，促进氮磷等养分循环；还能够通过上述作用，为其他生物类群提供适宜的栖息地和食物资源，从而提升微生物、植物和动物的生物量和多样性。

“我们历时1年，搜集筛选出来自全球6个大洲的1047篇相关文献，从中提取12975条数据记录进行荟萃分析。”中山大学生态学院博士后巫东豪介绍，研究发现，随着年均气温的升高，白蚁对土壤呼吸和植物生物量、蚯蚓对土壤氮磷含量的促进作用均有提高。而蚂蚁对土壤氮磷含量、植物生物量和植物存活率的促进作用则随植物生物量的升高而降低，并在中纬度地区达到峰值。进一步分析表明，白蚁通过缓解热带地区磷养分限制进而促进植物生长，蚂蚁则通过缓解温带地区氮养分限制促进植物生长。

这意味着，未来气候变暖可能会通过促进白蚁活动从而提升土壤呼吸和植物生产力，应当重视白蚁的土壤工程师效应对碳循环和碳源汇动态的影响。此外，在不同气候区可以保护和添加特定的土壤无脊椎动物类群，帮助富集特定养分，促进作物生长。

“下一步，我们将进一步开展针对土壤无脊椎动物工程师效应的研究，从碳循环的角度综合评估土壤工程师效应对碳源汇动态的影响，并通过控制实验探究不同无脊椎动物促进植物生长的机制差异。”储诚进教授说。

据悉，中山大学生态学院博士后巫东豪为论文第一作者，储诚进教授为论文通讯作者。北京师范大学地理科学学部教授杜恩在、德国生物多样性综合研究中心教授Nico Eisenhauer、法国索邦大学巴黎生态与环境科学研究所教授Jérome Mathieu为论文共同作者。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、水产动物疫病防控与健康养殖全国重点实验室（中山大学）开放课题、中央高校基本科研业务费、德国研究联合会（DFG）和法国生物多样性研究基金会（FRB）等资助。