初始凋落物质量调控土壤动物对凋落物分解的促进作用：全球整合分析

本研究通过整合198篇文献的7973组观测数据，首次在全球尺度量化了土壤动物对凋落物质量损失及碳(C)、氮(N)、磷(P)、木质素等组分流失的调控作用。研究发现土壤动物平均促进凋落物质量损失24.9%，显著提升C/N/P循环效率，其中初始凋落物C浓度、C:N比和木质素:N比是关键调控因子。该成果为理解陆地生态系统物质循环提供了新视角。

　　

在陆地生态系统中，凋落物分解如同大自然的"消化系统"，而土壤动物则是这个系统中勤劳的"分解工人"。尽管早在上世纪70年代Swift等学者就提出土壤动物对分解过程的关键作用，但关于这些微小生物如何影响碳氮磷等元素的循环，以及不同凋落物质量如何调控这一过程，始终缺乏全球尺度的系统认知。尤其令人困惑的是，当凋落物从新鲜叶片逐渐腐解时，土壤动物的作用是否会动态变化？这些问题的答案，对预测气候变化下的生物地球化学循环至关重要。

为此，福建师范大学湿润亚热带山地生态国家重点实验室（State Key Laboratory of Subtropical Silviculture）的朱桂青团队联合多位学者，在《Applied Soil Ecology》发表了突破性研究。他们采用荟萃分析方法，整合全球198项研究的7973组观测数据，创新性地通过凋落袋（litterbag）实验的物理排除法（不同网孔尺寸区分微型、中型和大型土壤动物）和化学排除技术，首次系统量化了土壤动物对凋落物质量及各组分流失的贡献。

关键技术包括：(1) 建立全球凋落物分解数据库，涵盖不同气候带、植物功能型和分解阶段；(2) 运用响应比（Response ratio）量化土壤动物效应；(3) 通过方差分解分析识别关键驱动因子；(4) 采用分段回归解析分解动态过程。

【整体效应】数据分析显示，土壤动物使凋落物质量损失平均增加24.9%，其中碳(C)、氮(N)、磷(P)和木质素（lignin）流失分别提升15.3%、19.9%、19.2%和20.9%，但显著降低C:P比11.9%。这一发现证实了土壤动物在元素循环中的"催化剂"作用。

【调控因素】热带地区土壤动物对N:P比的促进作用较弱，而针叶林凋落物的C流失受动物影响更显著。特别值得注意的是，初始凋落物质量——尤其是C浓度、C:N比和木质素:N比——成为调控分解过程的关键"开关"。

【动态过程】随着分解进程，土壤动物的促进作用呈增强趋势。在后期阶段，其对木质素降解的贡献可达早期的2.3倍，这一发现破解了关于分解阶段效应的长期争议。

这项研究首次绘制了土壤动物调控凋落物分解的全球图谱，揭示初始凋落物质量是比气候更核心的调控因子。该成果不仅为生态系统模型提供了关键参数，更对理解碳汇形成机制具有启示意义——当全球变暖改变植物群落组成时，通过凋落物质量变化可能间接影响土壤动物的分解功能，进而改变陆地碳循环格局。正如作者Yan Peng在讨论中指出，这项研究为"生物相互作用-元素循环-气候变化"的三角关系建立了新的连接点。