来源：沈阳生态所网站（2024年12月17日）
秸秆的有效管理对于维持农田生态系统的可持续发展具有至关重要的作用，提高农作物秸秆的利用率以及利用效果是农业可持续发展面临的主要问题。土壤食物网主要由土壤微生物、小型土壤动物（原生动物和线虫）以及中型土壤动物（螨和线蚓）共同组成，对秸秆分解起重要的调控作用。秸秆还田方式可以影响秸秆的分解途径以及改变土壤食物网各个营养级的结构组成。然而，针对土壤食物网内多个营养类群的网络互作关系及其对于秸秆分解的协同调控作用仍缺乏深入的探讨。因此，中国科学院沈阳应用生态研究所土壤健康维持机制与生物调控途径创新组群依托辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站的田间秸秆还田试验平台，以土壤食物网为研究对象，探究不同秸秆还田方式（秸秆移除、秸秆覆盖和秸秆翻埋）对土壤食物网结构、生物网络关系以及秸秆分解通道的影响，探明土壤食物网对不同秸秆还田方式响应的生物学机制（图1）。
图1. 秸秆覆盖和秸秆翻埋条件下土壤食物网研究的概念图
研究结果表明，在秸秆分解过程中土壤微生物群落的磷脂脂肪酸丰度在秸秆分解前期开始增加，中小型土壤动物的丰度在秸秆分解后期随之增加；秸秆分解、土壤微生物以及中小型土壤动物的变化过程中各营养级间变化存在滞后效应。土壤微生物在秸秆分解过程中起着直接作用，而中小型土壤动物通过影响土壤微生物群落间接调节秸秆分解过程。与土壤微生物群落和中型土壤动物相比，小型土壤动物群落响应显著，反映了秸秆管理方式对土壤食物网的影响。土壤食物网营养级间的生物网络关系受到秸秆还田方式的调控。相较于秸秆移除，秸秆覆盖和秸秆翻埋条件下土壤各营养级生物之间存在着较为复杂的网络关系，其中秸秆覆盖条件下生物网络更为复杂且稳定；而秸秆移除不利于土壤食物网的稳定（图2）。不同的秸秆还田方式激发了不同的秸秆分解途径，其中秸秆覆盖以细菌分解通道为主，而秸秆翻埋以真菌分解通道为主。本研究从土壤食物网网络关系角度揭示了土壤食物网对于秸秆还田方式的响应机制，为进一步探究秸秆管理方式调控秸秆分解转化的生物学机制提供理论基础。
图2. 不同秸秆管理方式下土壤食物网络关系及拓扑性质
注：小写字母表示不同秸秆管理方式网络拓扑性质差异显著（P < 0.05）。前期为P1（苗期）和P2（拔节期），后期为P3（抽穗期）和P4（成熟期）。SR：秸秆移除处理；SM，秸秆覆盖处理；SI，秸秆翻埋处理。AMF，丛枝菌根真菌；BF、FF、PP和OP分别代表食细菌线虫、食真菌线虫、植物寄生虫线虫和杂食-捕食线虫。
研究成果以“Stover management affects soil food webs and regulates the decomposition pathway in a maize field”为题，于2024年发表于《Agriculture, Ecosystems and Environment》（Ⅰ区）期刊上。中国科学院沈阳应用生态研究所土壤生态组博士研究生田艺佳为第一作者，张晓珂研究员为通讯作者，梁文举研究员也参与了该项工作。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFD1500600）和国家自然科学基金（U22A20501）等项目的支持。
论文链接
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.117060
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