蚯蚓缓解免耕系统中秸秆诱导的微生物资源限制并提高微生物碳利用效率

针对秸秆还田加剧土壤微生物氮限制的问题，中国农业大学团队通过微宇宙实验，揭示了蚯蚓通过提升养分有效性（DOC、MN、Olsen-P）缓解微生物N限制，并显著提高微生物碳利用效率（CUE）。该研究为免耕农业系统中土壤碳固存与养分平衡提供了关键调控策略。

　　

在可持续农业发展的背景下，免耕（NT）与秸秆还田已成为改善土壤质量和固碳的重要策略。然而，秸秆的高碳氮比（C:N）特性可能导致土壤微生物面临氮（N）资源限制，进而影响碳利用效率（CUE）和土壤有机碳（SOC）固存。尽管蚯蚓作为“生态系统工程师”被证实能促进养分循环，但其如何调控秸秆还田下的微生物资源限制仍不明确。中国农业大学的研究团队通过一项基于5年免耕田的微宇宙实验，首次量化了蚯蚓对秸秆诱导的微生物N限制的缓解作用及其对CUE的提升机制。

关键技术方法
实验土壤采自吉林梨树试验站（Mollisol土类），设置对照（CK）、秸秆（Straw）、蚯蚓（Earthworm）及秸秆+蚯蚓（Straw+Earthworm）处理，测定土壤养分（DOC、MN、Olsen-P）、微生物生物量、胞外酶活性（BG、NAG、AP），并基于生态化学计量学计算微生物资源限制（向量长度/角度）和CUE。

研究结果

微生物资源限制与CUE
秸秆处理显著增加微生物N限制（4-8%），而蚯蚓通过提升N有效性（降低C:N比）缓解了这一效应。秸秆+蚯蚓组合使CUE提高12-15%，归因于养分供应增加与资源限制减少的双重作用。

蚯蚓的作用机制
蚯蚓活动通过生物扰动和粪便分泌，显著提高速效养分（Olsen-P增加84-241%），降低微生物生物量氮（MBN），从而平衡微生物需求与资源供给。

结论与意义
该研究证实蚯蚓是免耕系统中调节微生物资源限制与碳循环的关键生物因子。其通过缓解N限制和提升CUE，为农业土壤的可持续管理提供了科学依据，凸显了生物互作在生态功能调控中的重要性。成果发表于《Applied Soil Ecology》，为全球气候变化背景下的土壤固碳策略提供了新视角。