胡水金教授团队揭示土壤有机碳与pH调控氮输入对土壤线虫群落的影响机制

近日，国际生态学领域重要期刊《Global Change Biology》发表了南京农业大学草业学院胡水金教授团队研究论文《Soil organic carbon and pH interactions mediate N impacts on nematode abundance and composition》。该研究依托东北黑土区长期定位田间试验，并结合全球尺度整合分析，揭示了土壤有机碳（SOC）与pH协同调控氮输入影响土壤线虫群落的关键机制，为理解全球变化背景下农田地下生态系统响应规律以及黑土地保护与可持续管理提供了新的理论依据。

土壤线虫是土壤食物网中数量丰富、功能多样的重要后生动物类群之一，广泛参与有机质分解、养分循环和土壤健康维持，被视为指示地下生态系统变化的重要生物类群。随着全球变化和农业集约化进程加快，活性氮输入持续增加，正在深刻改变土壤酸碱环境、资源供给状况及地下食物网结构。然而，氮输入如何影响土壤线虫群落，以及不同土壤条件下线虫群落为何呈现差异化响应，其关键调控机制仍缺乏系统认识。

针对这一科学问题，研究团队依托东北黑土区长期田间试验平台，设置不同SOC水平和氮添加梯度，系统分析了植物生长、土壤理化性质、微生物群落及线虫功能类群对氮输入的响应特征。同时，研究整合全球相关研究数据，从局部生态过程与全球变化格局两个层面解析氮输入影响土壤线虫群落的驱动机制。

研究结果表明，氮输入对土壤线虫群落的影响并非简单的促进或抑制，而是受到SOC和pH的协同调控。在低SOC土壤中，氮添加更容易加剧土壤酸化，压缩线虫适宜生存空间，从而降低其丰度和活性，而在中高SOC土壤中，较充足的资源供给和较强的酸化缓冲能力能够减轻氮输入的不利影响，维持线虫群落稳定。进一步分析发现，土壤pH决定了线虫群落生存的环境边界，而土壤SOC则为土壤食物网提供资源基础并增强其生态稳定性。

基于上述发现，研究团队提出了SOC-pH双重调控框架（图1），系统阐释了不同SOC和pH条件下氮输入对线虫群落影响存在显著差异的原因。研究还发现，持续氮输入可能推动土壤食物网向细菌能量通道主导的方向转变，并伴随食物网结构简化的潜在风险。该研究从资源供给与环境过滤协同作用的视角，构建了氮输入影响土壤食物网的新理论框架，深化了对农田地下生态过程响应机制的认识。研究结果提示，在农业生产实践中，应统筹氮肥投入管理、有机碳提升与土壤酸化调控，通过有机培肥、秸秆还田和酸化改良等措施增强土壤缓冲能力，维持土壤生物多样性与生态系统功能，为黑土地保护和农业绿色发展提供科学支撑。