近日，土壤生态学团队在期刊Soil Tillage & Research上发表题为“Organic amendments enhance the temporal stability of crop productivity through stimulating multitrophic network complexity”的研究论文，报道了江西红壤有机肥施用长期定位试验的部分结果，发现与化肥和常规堆肥施用相比，蚓堆肥同时促进了作物产量及其时间稳定性，并提出蚓堆肥促进的产量稳定性与食物网复杂性有关，后者通过直接和间接促进植物激素积累发挥作用。该研究首次发现了多营养级复杂性和植物激素等“非养分途径”在促进生态系统稳定性中的重要作用，与传统上关注较多的养分途径相比，这些非养分过程（如土壤酸化缓解、团聚结构形成及激素效应）机制常被忽视。研究结果有助于加强对亚热带有机肥促进生态系统稳定性的生物机制的认识，为合理利用有机物资源，实现减肥减药的可持续农业提供新的思路。

有机肥通过促进食物网的多营养级相互作用维持作物生产、养分循环等一系列生态功能。实验室前期的研究证实了蚓堆肥等有机物料介导的食物网复杂性和能流均匀性在促进生态系统多功能性中的重要作用（Zhu et al., 2023; 2024），然而，这种积极的影响是否能够在面对年际气候变化时保持稳定尚不清楚。在季节性和年际气候变化大、高强度利用导致土壤生态系统脆弱、未来极端气候条件压力大的亚热带地区，维持农业的可持续生产至关重要。但目前仍然缺乏有关生态集约化措施如何维持亚热带红壤地区作物生产力稳定性的实证研究。

图1. 化肥和有机肥对食物网结构和产量稳定性影响的概念框架图

本研究基于亚热带红壤地区的红薯-油菜轮作的长期田间定位试验，选取了不施肥、单施化肥、化肥配施常规堆肥和化肥配施蚓堆肥四个处理，通过连续六年的田间调查和采样分析，探究不同施肥处理如何影响农田土壤食物网复杂性和作物产量的时间稳定性。结果表明，与不施肥和单施化肥相比，化肥配施常规堆肥和蚓堆肥显著促进了六年的平均产量及产量稳定性；特别值得注意的是，与常规堆肥相比，蚓堆肥通过降低产量的时间变异性，对稳定性的提升作用更强。蚓堆肥主要通过增强土壤结构稳定性和持水能力、增加土壤碳含量促进食物网多营养级复杂性，复杂的食物网结构不仅直接促进产量稳定性，还可以通过刺激植物激素积累有利于作物产量稳定。本研究强调了复杂的生物群落介导植物次生代谢产物在维持作物生产中的重要作用，在课题组前期研究的基础上，进一步证实了食物网多营养级复杂性是生态系统功能长期稳定维持的基础。

图2. 蚓堆肥促进六年平均产量（A）和产量稳定性（B），化肥和有机肥介导的多营养级网络复杂性通过直接和间接改变植物激素影响产量稳定性（C）

土壤生态实验室已毕业博士朱柏菁为第一作者，刘满强教授为通讯作者，瑞典农业大学Paul Kardol教授、江西省红壤及种质资源研究所成艳红研究员和本实验室的陈小云教授参与指导。本研究得到国家自然科学基金（42177286）的资助。

前期相关工作：

Zhu, B., Wan, B., Liu, T., Zhang, C., Cheng, L., Cheng, Y., Tian, S., Chen, X., Hu, F., Whalen, J.K., Liu, M., 2023. Biochar enhances multifunctionality by increasing the uniformity of energy flow through a soil nematode food web. Soil Biology and Biochemistry 183, 109056.

Zhu, B., Whalen, J.K., Wu, J., Yang, J., Mao, X., Wan, B., Tian, S., Hu, F., Chen, X., Liu, M., 2024. Soil food web structure coordinated by soil omnivores sustains soil multifunctionality in moderate vermicompost amended fields. Soil Biology and Biochemistry 192, 109391.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106988           

编辑：朱柏菁

校正：朱梦一，刘满强

审核：刘满强