📖 论文标题：Uncovering the functional roles of soil fauna in nitrogen cycling and agricultural sustainability
👩🔬 第一作者：Ramesha H.Jayaramaiah
📧通讯作者：Ramesha H.Jayaramaiah( Ramesha.HJayaramaiah@murdoch.edu.au)；Ji-Zheng He（jizheng.he@unimelb.edu.au）
📅 发表时间： 2026 年
🔗 DOI：10.1016/j.geoderma.2026.117777
🔍 研究背景
土壤动物在氮循环中发挥着直接和间接的重要作用，从而深刻影响土壤健康、肥力和农业生产力。它们与土壤微生物和有机质相互作用，驱动分解、矿化、硝化和反硝化等过程。然而，土壤动物对养分循环贡献的复杂性和情境依赖性仍未得到充分探索，这限制了它们被纳入可持续农业实践。本文综述了主要土壤动物类群——微型动物（如线虫、轮虫）、中型动物（如螨虫、跳虫）和大型动物（如蚯蚓、白蚁）——在调控氮动态和塑造农业生态系统功能方面的功能作用。本文重点阐述了土壤动物与微生物群落之间的协同关系，强调它们在氮转化、土壤结构形成和有机质保持中的作用。本文进一步探讨了农业实践、植物-土壤反馈以及非生物因素如何影响土壤动物群落及其在氮循环中的作用。本文系统阐述了土壤动物在农业生态系统氮循环中的功能角色，强调其通过直接和间接机制调控氮转化过程，并提出将土壤动物纳入养分管理框架对于实现可持续农业至关重要。直接作用：排泄（铵态氮、硝态氮）、取食微生物、共生固氮（白蚁）、产生富含氮的代谢物（蚯蚓粘液、尿液）。
间接作用：破碎有机质（增加微生物可及性）、生物扰动（改变通气/水分/氧化还原条件）、创建微生物热点（如蚯蚓粪、蚂蚁巢穴）、营养级联（捕食调控微生物取食者）。
贡献差异显著：从线虫到蚯蚓，土壤动物对氮循环的贡献巨大但量化不足，现有估计范围宽泛（如线虫7-38%，蚯蚓30-105 kg N/ha/年）。
知识空白突出：
实践意义：土壤动物活性受土地利用、耕作、农药等管理实践强烈影响。保护并促进有益动物群落（如减少耕作、增加有机投入）有望提升氮利用效率、减少合成肥料依赖，但需因地制宜，避免潜在负面效应（如蚯蚓增加N₂O排放）。
未来方向：需结合性状分类、稳定同位素分析、宏基因组学等手段，建立动物功能性状→作用机制→氮转化通量的定量联系，将土壤动物纳入下一代养分循环模型和可持续农业管理框架。
原生生物是核心枢纽：尽管不被归类为土壤动物，原生生物作为微生物的关键消费者，在动物-微生物相互作用中处于中心地位，对氮矿化贡献巨大（>83%）。
双向与三方互作复杂：原生生物与线虫存在双向捕食关系；在白蚁体系中形成原生生物-细菌-白蚁的三方共生，对氮输入和转化具有重要意义。
知识空白：原生生物-线虫相互作用对氮循环的机制重要性在农业系统中仍未充分探索；针对氮损失途径（如反硝化）中竞争性相互作用的研究很少。
实践意义：土壤动物-微生物相互作用是可持续农业的基础，通过优化养分循环、抑制病原体、增强胁迫恢复力和支持碳固存，可构建更具恢复力的农业生态系统。
未来方向：需结合分子工具和稳定同位素技术，深入分析微生物群落动态、捕食者-猎物相互作用和营养类群，并将这些发现与土壤非生物因素和植被动态整合，制定整体土壤管理策略。
多因素交互作用：土壤动物群落和氮循环受农业实践、植物-土壤反馈和非生物因素的共同调控，这些因素在不同时空尺度上相互作用。
管理策略建议：
脆弱性与适应：气候变化（温度、降水、CO₂）和土壤酸化对氮循环和土壤动物构成威胁，需要适应性策略来保障土壤健康和生态系统功能。
研究空白：植物病原体改变根系分泌物后对氮循环的影响尚不明确；气候驱动的原生生物网络重组对养分循环的级联效应需要进一步研究。
可行且有益：通过调整农业管理措施（如有机物料管理）来促进有益土壤动物群落，是提高氮循环效率、减少化肥依赖的可行路径。
时间尺度限制：动物驱动的氮矿化效应持续时间较短（约2个月），需根据作物生长周期合理匹配。
研究空白：需要进一步研究有机物料的空间放置位置对动物效益的影响，并开展长期量化研究，以明确线虫等土壤动物对土壤氮的动态贡献。
系统整合：将土壤动物知识纳入农业生态管理框架，是实现农业系统整体健康、可持续性和减少环境影响的关键一步。
5. 农业生态系统土壤动物与氮循环研究的未来方向与挑战威胁：温湿模式变化会破坏土壤动物的丰度、多样性和营养相互作用，影响矿化、硝化和反硝化。
适应策略：采用减少耕作、覆盖种植、有机改良等实践，增加资源连续性和微栖息地缓冲，维持动物群落、减少氮损失。
工具开发：建立动物敏感性和恢复力指标，并将其与氮利用效率、氮损失风险（淋溶、N₂O排放）相连接，以改进监测和适应性管理。
评估需求：全面量化土壤动物对氮保留、氮损失减少、温室气体减排等生态系统服务的贡献。
最终目标：从定性认识转向定量的、与管理相关的预测，明确动物如何调控农业生态系统中的氮保留、氮利用效率和氮损失。
关键结论：推动土壤动物与氮循环研究从定性走向定量、从实验走向应用，需要技术整合、气候响应评估、多尺度建模以及方法论突破。解决这些挑战是设计气候智慧型农业实践、优化氮管理、减少环境足迹的基础。🌱 科学意义
✅ 突破“微生物中心论”，构建完整的氮循环生物调控框架：传统氮循环研究长期聚焦于微生物过程（如硝化、反硝化、固氮），将土壤动物视为次要角色。该综述系统整合证据，确立了土壤动物作为氮循环核心驱动者的地位。
✅ 从“性状描述”走向“机制解析”，填补过程级认知空白： 该综述明确指出当前研究的核心瓶颈：缺乏将动物功能性状与具体氮转化速率（矿化、硝化、反硝化）直接耦合的机制性研究。
✅ 揭示“环境-管理-生物”三重驱动交互作用，支撑情境化可持续管理： 该综述系统分析了农业实践、植物-土壤反馈、非生物因素如何共同塑造土壤动物群落及其氮功能。
✅ 提出“土壤动物作为生态系统服务提供者”的价值量化框架： 该综述为将土壤动物纳入生态补偿政策、农业环境核算体系提供了科学依据，推动从“保护生物多样性”转向“主动利用生物功能”。
💬 一句话总结
🧱 土壤动物通过取食、排泄、生物扰动及与微生物协同等多途径直接和间接调控氮矿化、硝化和反硝化过程，显著提升氮利用效率与土壤健康，是构建可持续农业不可或缺的核心生物驱动因子。
📚 原文信息：
Jayaramaiah R.H., Ghaderi R., Nguyen T.B.A.et al. Uncovering the functional roles of soil fauna in nitrogen cycling and agricultural sustainability. Geoderma. 2026, 468, 117777. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2026.117777.
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