殷睿教授課題組成果以封面文章發(fā)表于Cell子刊《Current Biology》，揭示全球變化與土壤動物研究新進展

2026年1月16日，殷睿教授課題組的研究成果，以“Global environmental changes threaten the feeding activity of soil detritivores”為題，發(fā)表于Cell Press旗下國際著名生物學期刊《Current Biology》，并被選為當期封面文章。這一成果標志著團隊在全球變化與土壤生態(tài)研究領域取得重要突破，為解析地下生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應機制提供了關鍵科學支撐。

土壤食碎屑動物（如蚯蚓、跳蟲等）是地下“棕色食物網(wǎng)”的核心功能組分，與微生物群落共同承擔著陸地生態(tài)系統(tǒng)90%以上的有機物質(zhì)分解與養(yǎng)分循環(huán)任務。其中，其取食活動是驅(qū)動地下食物網(wǎng)能量流動與物質(zhì)循環(huán)的核心動力——通過分解植物殘體和土壤有機質(zhì)，既能將復雜有機物轉(zhuǎn)化為植物可利用養(yǎng)分，又能改善土壤結構、促進微生物活性，進而支撐土壤肥力維持、碳匯調(diào)控等關鍵生態(tài)系統(tǒng)功能與服務，堪稱維系生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與可持續(xù)的“地下功臣”。 值得注意的是，取食活性作為土壤食碎屑動物最核心的功能表征，其變化可提前預警生態(tài)系統(tǒng)功能退化，較物種多樣性變化具有更高的敏感性。

長期以來，關于全球環(huán)境變化（涵蓋氣候變化、土地利用集約化、化學污染、火災、植物入侵五大類驅(qū)動因子）對土壤動物影響的研究，多聚焦于物種多樣性與群落結構層面，而針對其核心功能（尤其是取食活性）的全球尺度系統(tǒng)解析尚屬空白，導致學界難以精準評估地下生態(tài)系統(tǒng)的功能風險。為此，該研究首先構建了清晰的概念框架（圖1），系統(tǒng)厘清了全球環(huán)境變化驅(qū)動因子、調(diào)控因素（土壤屬性、氣候條件、生態(tài)系統(tǒng)類型等）與土壤食碎屑動物取食活性、生態(tài)系統(tǒng)功能之間的內(nèi)在關聯(lián)，明確了“驅(qū)動因子-調(diào)控因素-功能響應”的完整邏輯鏈條。在此基礎上，研究團隊整合全球55項獨立研究的650組觀測數(shù)據(jù)（覆蓋61個全球分布式研究站點），開展了跨生態(tài)系統(tǒng)、多驅(qū)動因子的整合分析。

圖1全球環(huán)境變化對土壤食碎屑動物攝食活性影響的概念框架

研究的核心創(chuàng)新與關鍵發(fā)現(xiàn)如下：

1. 明確全球環(huán)境變化對土壤食碎屑動物取食活性的綜合抑制效應：所有環(huán)境變化驅(qū)動因子均呈現(xiàn)不利影響，平均降幅達47.8%（圖2A）；而多因子交互作用（如干旱 + 殺蟲劑、耕作 + 干旱）會進一步放大抑制效應，降幅高達52.1%（圖2A），清晰揭示了全球變化對地下生態(tài)功能的協(xié)同威脅。

2. 識別最危險驅(qū)動因子：在單一驅(qū)動因子中，干旱（取食活性降幅 68.9%，圖2B）和殺蟲劑（降幅 98.9%，圖2D）的危害最為顯著，其中殺蟲劑幾乎導致土壤食碎屑動物取食功能完全喪失，為生態(tài)保護優(yōu)先級決策提供了明確靶點。

3. 發(fā)現(xiàn)關鍵緩沖機制：首次證實土壤有機碳（SOC）和pH值是調(diào)控上述響應的核心因（，圖2E）。當土壤有機碳含量超過30 gkg?1或土壤呈堿性（pH ≥ 7.5）時，全球環(huán)境變化的不利影響基本消失（圖3），為制定針對性調(diào)控策略提供了精準科學靶點。

圖2全球環(huán)境變化對土壤食碎屑動物取食活性影響及關鍵調(diào)控因子

圖3基于SOC和pH的全球環(huán)境變化對土壤動物攝食活性影響的亞組分析

基于上述發(fā)現(xiàn)，論文提出“土壤屬性改良 + 關鍵生物保護”協(xié)同調(diào)控方案：在低肥力酸性農(nóng)田中增施有機肥（提升土壤有機碳儲量）和堿性改良劑（優(yōu)化土壤pH值），同時重點保護蚯蚓等大型土壤食碎屑動物，可有效緩沖全球環(huán)境變化對地下生態(tài)功能的沖擊，為全球變化背景下維系土壤生物質(zhì)量、守護土壤健康、實現(xiàn)土壤生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理提供了切實可行的技術路徑。

本論文的第一署名單位為西北農(nóng)林科技大學。西北農(nóng)林科技大學殷睿教授（資環(huán)學院）為論文第一作者兼通訊作者，北京大學博士生王旭東為共同第一作者。殷睿教授課題組的6名研究生（趙偉杰、伍蕊、劉穎、徐洪鑫、黃川雄、任航樂）深度參與了數(shù)據(jù)收集等核心研究環(huán)節(jié)。此外，本研究得到了多位國內(nèi)外專家的共同指導與參與，包括朱彪教授（北京大學/內(nèi)蒙古大學）、傅聲雷教授（河南大學）、劉滿強教授（蘭州大學）、梁文舉研究員（中國科學院沈陽應用生態(tài)所）、吳東輝教授（中國科學院東北地理所/東北師范大學）、Gerrit Angst研究員（捷克科學院生物學中心/查理大學）、Martin Sch?dler研究員（德國亥姆霍茲環(huán)境中心）、Paul Kardol教授（瑞典農(nóng)業(yè)科學大學）、Nico Eisenhauer教授（德國生物多樣性研究中心、萊比錫大學）。本研究得到國家重點研發(fā)計劃（2021YFD1900700、2022YFD1900300）、國家自然科學基金（32425038）、陜西省重點研發(fā)計劃（2025JCYBMS185、2024NCZDCYL020）及渭南市科學技術局實驗示范站建設項目（2025WNXNZX-3）的聯(lián)合資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982225016938