资源环境学院殷睿教授课题组的研究成果,以“Global environmental changes threaten the feeding activity of soil detritivores”为题,发表于《Current Biology》,并被选为当期封面文章。这一成果标志着团队在全球变化与土壤生态研究领域取得重要突破,为解析地下生态系统对全球变化的响应机制提供了关键科学支撑。殷睿教授为论文第一作者兼通讯作者,北京大学博士生王旭东为共同第一作者。
该研究首先构建了清晰的概念框架(图1),系统厘清了全球环境变化驱动因子、调控因素(土壤属性、气候条件、生态系统类型等)与土壤食碎屑动物取食活性、生态系统功能之间的内在关联,明确了“驱动因子-调控因素-功能响应”的完整逻辑链条。在此基础上,研究团队整合全球55项独立研究的650组观测数据(覆盖61个全球分布式研究站点),开展了跨生态系统、多驱动因子的整合分析。

图1 全球环境变化对土壤食碎屑动物摄食活性影响的概念框架
研究的核心创新与关键发现如下:
(1)明确全球环境变化对土壤食碎屑动物取食活性的综合抑制效应:所有环境变化驱动因子均呈现不利影响,平均降幅达47.8%(图2A);而多因子交互作用(如干旱 + 杀虫剂、耕作 + 干旱)会进一步放大抑制效应,降幅高达52.1%(图2A),清晰揭示了全球变化对地下生态功能的协同威胁。
(2)识别最危险驱动因子:在单一驱动因子中,干旱(取食活性降幅 68.9%,图2B)和杀虫剂(降幅 98.9%,图2D)的危害最为显著,其中杀虫剂几乎导致土壤食碎屑动物取食功能完全丧失,为生态保护优先级决策提供了明确靶点。
(3)发现关键缓冲机制:首次证实土壤有机碳(SOC)和pH值是调控上述响应的核心因(,图2E)。当土壤有机碳含量超过30 g kg⁻¹或土壤呈碱性(pH ≥ 7.5)时,全球环境变化的不利影响基本消失(图3),为制定针对性调控策略提供了精准科学靶点。

图2 全球环境变化对土壤食碎屑动物取食活性影响及关键调控因子

图3 基于SOC和pH的全球环境变化对土壤动物摄食活性影响的亚组分析
基于上述发现,论文提出“土壤属性改良 + 关键生物保护”协同调控方案:在低肥力酸性农田中增施有机肥(提升土壤有机碳储量)和碱性改良剂(优化土壤pH值),同时重点保护蚯蚓等大型土壤食碎屑动物,可有效缓冲全球环境变化对地下生态功能的冲击,为全球变化背景下维系土壤生物质量、守护土壤健康、实现土壤生态系统可持续管理提供了切实可行的技术路径。
该研究得到国家重点研发计划(2021YFD1900700、2022YFD1900300)、国家自然科学基金(32425038)、陕西省重点研发计划(2025JCYBMS185、2024NCZDCYL020)及渭南市科学技术局实验示范站建设项目(2025WNXNZX-3)的联合资助。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982225016938
编辑:王学锋
终审:刘玉峰