近日，土壤生态学团队在Soil Biology and Biochemistry上发表了题为“Responses of invertebrate traits to litter chemistry accelerate decomposition under nitrogen enrichment”的研究论文，利用性状方法探讨了氮富集条件下弹尾虫的响应及其对凋落物分解的影响。首次从性状的角度确定了凋落物化学性质与土壤动物之间的功能关系。

弹尾虫种类丰富、数量众多，在调节凋落物分解中发挥着重要作用，并对环境变化表现出较高的敏感性。特别是弹尾虫还拥有高度多样化的形态性状，这些性状与其感知、运动扩散、摄食等生命活动密切相关，不仅展现了弹尾虫应对环境变化时采取的生态策略，也反映了其在发挥生态系统功能中的潜在作用。例如，弹尾虫的触角顶端存在定位食物资源的感觉器官，其长度与感知食物资源的效率有关；步足的长度与到达食物资源所需的时间有关。触角和步足的长度不仅决定着弹尾虫对食物资源的获取能力，还影响着凋落物的分解速率。弹尾虫的大鄂是资源获取和加工的重要器官，通常与凋落物分解密切相关。因此，相比传统上的物种分类信息，利用性状方法可以更有效地捕捉弹尾虫对凋落物化学性质变化的响应及其对凋落物分解的功能反馈效应。

氮富集引起的凋落物化学性质变化可以塑造以凋落物作为食物资源或栖息地的弹尾虫性状，从而调节凋落物的分解进程。弹尾虫的触角、步足和大鄂均与其资源获取能力相关，由此推测凋落物化学性质的变化可作为弹尾虫资源获取性状选择的过滤器。因此，凋落物和弹尾虫的性状-性状之间存在协变，弹尾虫可能对赖以生存的凋落物产生亲和力。由于本研究中，氮富集可以增加凋落物中的氮和木质素含量（分析的是整个植物群落叶和茎的木质素浓度，添加氮素后，植物长得更高，茎的占比增加了，导致测定的木质素浓度升高；另外，添加氮素后，小飞蓬、一年蓬、山莴苣植物长势更好，它们的茎部木质化更强一些），具有长触角和步足的弹尾虫往往更容易被氮富集改变的凋落物招募（响应性状），从而加速凋落物的分解（效应性状，图1）。

图1. 氮富集与否条件下弹尾虫对凋落物化学性质的响应以及对凋落物分解速率影响的概念图。

本研究利用亚热带红壤地区的氮富集定位试验，在自然环境（0 kg N ha^-1 yr^-1）和氮富集环境（90 kg N ha^-1 yr^-1）处理之间进行了植物凋落物的相互置换，量化了不同分解阶段（30天，75天和180天）弹尾虫的性状变化和凋落物的质量损失率。主要发现，在氮富集环境中，氮富集产生的凋落物招募了具有较长触角、步足和强壮大鄂的弹尾虫，而在自然环境中，自然环境产生的凋落物也招募具有较长触角、步足和强壮大鄂的弹尾虫，这表明具有较强资源获取能力的弹尾虫与其原生环境产生的凋落物之间存在亲和效应（亦称家园效应）。此外，弹尾虫的摄食、运动和感知相联系的性状不仅对凋落物化学性质的变化做出响应，还加速了凋落物分解进程（图2）。本研究不仅为环境变化下土壤动物如何响应、如何协同凋落物化学性质的变化并促进生态系统功能提供了新的见解，同时也强调今后应该将性状的动态信息纳入全球变化响应模型中，以对生物多样性和生态功能的变化做出更准确的预测。

图2. 氮富集与否条件下凋落物化学性质对弹尾虫群落结构、性状及分解速率的直接和间接影响的结构方程模型

南京农业大学资环学院博士研究生孙鉴妮为第一作者，刘满强教授为通讯作者；研究生张崇哲和殷昕懿为研究骨干，陈小云教授、俞道远副教授及江西省红壤研究所的成艳红研究员参与指导。本研究得到国家自然科学基金（42077047, 42271059）及兰州大学中央高校业务费（lzujbky-2022-ct04）的共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109572

编辑：孙鉴妮

校正：吴 迪

审核：刘满强