土壤线虫捕食调控微食物网能量通量以增强土壤多功能性的机制研究

《Soil & Environmental Health》：Nematode predation modulates the energetic dynamics of soil micro-food webs with consequences for soil multifunctionality

　　本研究通过长期实验揭示线虫捕食通过重塑土壤微食物网（细菌-原生生物-线虫）的能量通量结构，增强多营养级多样性，进而提升土壤多功能性（SOC、TN、AN、AP等）。研究结合代谢理论与食物网能量量化，为土壤生物多样性-生态系统功能（BEF）关系提供机制性证据。

　　

土壤功能

添加线虫的处理（+N）显著（P < 0.05）提升了20项土壤功能中的13项，并增强了整体多功能性。这些改善涵盖土壤养分库（土壤有机碳SOC、全氮TN、速效氮AN、速效磷AP）、养分循环过程（微生物生物量碳MBC、β-葡萄糖苷酶BG、多酚氧化酶PPO、脲酶URE、氨单加氧酶AMO、酸性磷酸酶ACP、碱性磷酸酶ALP）以及植物生产力（谷物产量和根系生物量）（图1）。通过单阈值分析进一步发现，中高阈值水平下的土壤多功能性（如MF_50%、MF_75%和MF_90%）均因线虫添加而显著提升。

线虫添加促进土壤生物多样性

作为土壤微食物网中的高阶捕食者，线虫通过选择性取食生长快速、竞争力强的优势微生物类群，施加自上而下的调控作用。这种捕食行为减轻了微生物间的竞争排斥，为弱势类群提供了生态位空间，从而促进微生物和原生生物群落的共存，提升土壤生物多样性。线虫的捕食偏好可进一步改变微生物行为或生理状态，重塑营养互作网络结构，支持更高水平的微生物多样性。

结论

通过食物网研究手段，本研究表明线虫添加增强了土壤微食物网内的能量通量，进而提升土壤多功能性。更高的细菌、线虫及多营养级能量通量与更高的多营养级多样性以及向细菌主导的能量通道转变相关。与这些能量变化一致，线虫添加还促进了与碳、磷、硫循环相关的微生物功能基因的多样性和丰度，并通过改变能量分配模式降低了能量流均匀性。这些发现为捕食者驱动的能量流重组如何支撑农业土壤中生物多样性-功能关系提供了机制性证据。