近日，土壤生态团队在Soil Biology Biochemistry发表题为“Land-use driven changes in elemental stoichiometry decouple the positive soil biodiversity-stability relationship”的研究论文。该项研究深入探讨了土地利用集约化如何影响多营养级-多空间尺度土壤生物多样性及生态系统稳定性，解析了土地利用集约化对土壤生物多样性-生态系统稳定性关系的影响机制。

土地利用集约化的增强可以通过影响土壤生物多样性进而影响生态系统稳定性，但土壤生物多样性及其生态系统稳定性的响应及驱动机制的认识仍非常薄弱。值得注意的是，现有研究存在以下局限：1）大多数关于土地利用集约化强度对生物多样性影响的研究聚焦于单一营养级（如微生物）或单一空间尺度（如局域尺度），缺乏多营养级-多空间尺度的研究；2）土地利用集约化强度对多营养级-多空间尺度土壤生物多样性及生态系统稳定性影响的作用机制，仍了解甚少。

土地利用集约化强度的增加可通过以下三种主要途径影响土壤生物多样性和生态系统稳定性（图1）。1）从自然生态系统向农业生态系统的转变会因作物收割等减少植物碳（C）向土壤的输入，降低土壤有机碳含量，土壤微生物通常受到强烈的碳限制，因此土壤有机碳含量的降低导致土壤生物多样性下降。2）施肥导致的氮（N）和磷（P）富集会改变土壤元素化学计量比，养分富集有利于某些富营养型微生物的生长，并可能抑制其他生物体，导致生物多样性降低。3）土壤生物（特别是细菌和线虫）栖居于土壤颗粒周围的水膜中，其活动高度依赖于pH值和湿度等土壤非营养特性。与微生物相比，较高营养级的土壤生物（如食微生物线虫和捕杂食线虫）通常具有较大体型，因而对土壤pH值和持水量等非营养特性更为敏感。因此，土地利用集约化强度的增加对土壤生物多样性的影响可能因营养级而异，最终对生态系统稳定性产生不同影响。

图1 土地利用集约化影响土壤生物多样性与生态系统稳定性的概念框架

本研究调查了亚热带地区44个样点（包括林地、果园和农田3种土地利用方式，分别代表不同土地利用强度，其中土地利用强度为：农田>果园>林地）的土壤生物群落（细菌、真菌和线虫），并计算了不同空间尺度多样性（α、β和γ多样性），并基于归一化植被指数（NDVI）量化了生态系统时间稳定性。主要研究发现如下：1）土地利用集约化强度的增加会显著降低多营养级土壤生物的α、β和γ多样性，且高营养级（如食微线虫和捕杂食性线虫）的敏感性显著高于低营养级（如微生物）；2）土壤生物多样性（定义为所有生物类群多样性的平均值）与生态系统时间稳定性显著正相关，其中位于土壤食物网的高营养级土壤生物在各空间尺度均发挥更重要的作用；3）土地利用集约化强度的增加解耦了不同空间尺度土壤生物多样性与生态系统稳定性的正相关关系；4）进一步分析表明，土壤元素化学计量比（特别是C:P）的变化是驱动土地利用导致的土壤生物多样性丧失及其与稳定性关系解耦的关键因素（图2）。本文的工作不仅阐明了元素化学计量比在维持生物多样性-稳定性关系中的重要作用，更为理解土地利用集约化强度增加对土壤生物群落结构与生态系统恢复力的影响机制提供了新的理论依据。

图2 土地利用集约化强度影响土壤生物多样性及生态系统稳定性的结构方程模型

南京农业大学资环学院土壤生态实验室博士研究生祁小旭为论文第一作者，南京农业大学助理研究员胡正锟为共同第一作者。通讯作者为陈小云教授，土壤生态实验室李先平、胡锋、刘满强教授、博士生王定一及硕士生徐诚共同参与该项工作。该研究得到国家重点研发（2022YFD1500203）、国家自然科学基金（42477322, 32301434）、江苏农业生物多样性培育与利用中心 (ZX(24)2015)、江苏省卓越博士后人才资助（2022ZB326）项目的联合资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109907

编辑：祁小旭，胡正锟

校正：朱梦一，刘满强

审核：刘满强