中大新聞網訊 2月12日，中山大學生態學院儲誠進教授團隊在《自然》（Nature）雜志發表論文，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、改善土壤質地和促進作物產量的生態系統功能，對促進全球元素循環、物質降解和生物多樣性維持具有重要作用。這一研究為應對氣候變暖和促進生態修復提供了全新思路。
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系統中，它們通過土壤擾動產生蟻丘、泥被或蚯蚓糞等獨特生物構造，在養分循環和生物多樣性維持等多種生態系統過程中發揮重要作用，被譽為“生態系統工程師”。研究結果顯示，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、鎂等主要養分含量，還能提升土壤電導率、土壤呼吸速率、微生物生物量以及植物生物量等多個指標。
白蟻丘：白蟻類群產生的生物構造示意圖
螞蟻丘：螞蟻類群產生的生物構造示意圖
蚯蚓糞：蚯蚓類群產生的生物構造示意圖
儲誠進教授介紹，土壤無脊椎動物至少可以從四個方面影響生態系統健康。土壤無脊椎動物可以通過集中搬運和加快凋落物分解等途徑，提升土壤中主要養分的含量，增強土壤肥力；通過掘穴活動、搬運粘土、混合土壤和身體分泌物等多種方式改善土壤質地，提升土壤透氣性和持水能力；可以促進凋落物和土壤有機質分解，刺激土壤微生物分泌的胞外酶活動，促進氮磷等養分循環；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篇相關文獻，從中提取12975條數據記錄進行薈萃分析。”論文第一作者中山大學生態學院博士后巫東豪介紹，研究發現，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作用則隨植物生物量的升高而降低，并在中緯度地區達到峰值。進一步分析表明，白蟻通過緩解熱帶地區磷養分限制進而促進植物生長，螞蟻則通過緩解溫帶地區氮養分限制促進植物生長。
這意味著，未來氣候變暖可能會通過促進白蟻活動從而提升土壤呼吸和植物生產力，應當重視白蟻的土壤工程師效應對碳循環和碳源匯動態的影響。此外，在不同氣候區可以保護和添加特定的土壤無脊椎動物類群，幫助富集特定養分，促進作物生長。
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，土壤無脊椎動物數量銳減，而相應的調查和保護卻嚴重不足。“我們的研究表明，保護土壤無脊椎動物，將有助于提升農業生產，應對氣候變暖，促進生態修復，實現可持續發展。”
儲誠進教授說，下一步，我們將進一步開展針對土壤無脊椎動物工程師效應的研究，從碳循環的角度綜合評估土壤工程師效應對碳源匯動態的影響，并通過控制實驗探究不同無脊椎動物促進植物生長的機制差異。
中山大學生態學院博士后巫東豪為論文第一作者，儲誠進教授為論文通訊作者。北京師范大學地理科學學部杜恩在教授、德國生物多樣性綜合研究中心Nico Eisenhauer教授、法國索邦大學巴黎生態與環境科學研究所Jérome Mathieu教授為論文共同作者。本研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、水產動物疫病防控與健康養殖全國重點實驗室（中山大學）開放課題、中央高校基本科研業務費、德國研究聯合會（DFG）和法國生物多樣性研究基金會（FRB）等資助。
