蚯蚓介导的易分解植物残体向矿物结合有机质转化的物种与土壤依赖性机制

本研究针对土壤有机质(SOM)形成机制中蚯蚓作用的认知空白，通过13C同位素示踪和糖类标志物分析，揭示三种温带蚯蚓(LC/LT/AI)在两种土壤(Luvisol/Cambisol)中促进矿物结合有机质(MAOM)形成的协同路径：直接稳定植物糖类与微生物转化途径，为土壤碳模型整合动物功能性状提供理论依据。

　　

土壤有机质(SOM)的稳定机制是维持土壤健康和缓解气候变化的核心议题，其中矿物结合有机质(MAOM)因其与矿物表面的结合能力被视为长期碳库。然而，传统模型主要关注微生物途径，忽略了土壤动物如蚯蚓的工程效应。尤其缺乏对蚯蚓物种特性与土壤类型如何协同调控MAOM形成机制的认识。法国农业科学院(INRAE)的Chao Song团队在《Soil Biology and Biochemistry》发表研究，通过控制实验揭示了蚯蚓驱动MAOM形成的双路径机制及其环境依赖性。

研究采用¹³C标记的芒草(Miscanthus)残体喂养三种生态型蚯蚓——表栖型Lumbricus castaneus(LC)、表-深栖型Lumbricus terrestris(LT)和内栖型Aporrectodea icterica(AI)，在Luvisol和Cambisol土壤中培养。通过密度分离获取MAOM组分，结合稳定同位素质谱(EA-IRMS)分析碳来源，并利用气相色谱(GC-FID)测定中性糖组成，量化植物源与微生物源碳的贡献。

3.1 MAOM-C浓度与碳来源
所有蚯蚓处理的MAOM-C浓度(10-24 mg g^?1)均高于对照，LC在Luvisol中表现最优(24.1 mg g^?1)。δ¹³C示踪显示，芒草碳贡献率(10%-57%)呈LC>LT>AI趋势，证实物种间消化策略差异显著影响碳转化效率。

3.2 糖类标志物揭示稳定化路径
糖-C占MAOM-C比例高达58%，其中LC处理的Luvisol中阿拉伯糖(植物标志物)显著富集(STR>1)，而Cambisol中AI处理的鼠李糖/岩藻糖(微生物标志物)占比突出，表明物种-土壤组合调控了直接稳定与微生物转化路径的权重。

3.3 多变量分析验证环境依赖性
BCA分析(72.05%方差解释)显示，LC-Luvisol组合与植物糖富集强相关，而AI-Cambisol则与微生物糖关联，印证了高黏土含量土壤更利于LC通过矿物吸附稳定植物残体，而低黏土Cambisol中AI依赖微生物途径转化碳。

结论与意义
该研究首次量化了蚯蚓通过物理破碎(如LC的强摄食能力)和激发微生物活性(如AI促进糖类转化)的双重作用加速MAOM形成，其效率受物种功能性状(摄食偏好)与土壤属性(黏土/CaCO₃含量)交互调控。成果突破了传统SOM模型仅关注微生物过程的局限，为精准预测不同生态系统碳汇潜力提供了动物-矿物互作的新维度，对农业管理(如蚯蚓种群调控)和碳中和策略具有指导价值。