近日，土壤生态学团队在国际知名期刊 Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 上发表题为“Earthworm effects on plant growth–defence relationships covary with rhizosphere multitrophic associations under low nitrogen availability”的研究论文，解析了蚯蚓如何在不同氮有效性条件下调控植物生长与抗虫防御之间的关系。研究表明，蚯蚓能够通过增强根际食物网多营养级的关联复杂度，促进植物在低氮条件下的生长并保持抗虫能力，这种情境依赖性为低投入农业中发挥土壤动物促进生长并改善作物健康的“双赢潜力”提供了新的科学依据。

生长与防御是植物健康生长的两个基本组成部分，在特定植物-土壤体系中主要受土壤生物和养分有效性的共同影响。化肥和有机物料的投入是促进农业生产的主要土壤管理途径，施肥量、有机物料的种类引起的土壤氮有效性高低对植物和土壤生物的影响已经有了不少研究。然而，在氮有效性的梯度下（即不同氮水平下），土壤动物如何调控植物生长—防御关系仍不清楚。针对这一问题，在在田间条件下，本研究通过化肥和不同质量凋落物构建由高到低的氮有效性梯度，并调控蚯蚓的存在与否，综合分析植物生长、防御性状、棉铃虫取食表现以及根际食物网多营养级生物关联复杂度，探讨蚯蚓调控植物生长和健康的生态机制。

图 1. 氮有效性梯度下蚯蚓调控食物网多营养级关联复杂性和植物生长—防御关系的概念模型

研究发现，低氮条件改变植物资源分配格局，使植物由生长转向防御投入。蚯蚓效应具有明显的氮水平依赖性：在较高的氮有效性条件下，蚯蚓不影响植物防御水平；在中度氮有效性条件下，蚯蚓显著提高叶片可溶性糖、总酚和茉莉酸含量，抑制棉铃虫幼虫增重；在低氮有效性条件下，蚯蚓显著提高植物地上部生物量且未削弱茉莉酸介导的防御能力，表现出对生长—防御权衡的缓解作用。此外，蚯蚓仅在中度和低氮条件下提高根际食物网跨营养级关联复杂度，该复杂度与土壤矿质氮、叶片茉莉酸和植物生物量显著正相关，表明蚯蚓潜在通过强化根际多营养级互作促进养分周转，从而协调植物功能。本研究提出“土壤动物—根际多营养级—植物健康”新框架，即蚯蚓可通过调节食物网结构，影响养分周转、植物生长和防御。研究强调，大型土壤动物蚯蚓可作为农业生态系统营养级再野化中的关键调控对象，同时借助通过养分和有机物管理，可以发挥自然的多营养级调控机制维持植物健康，减少对合成肥料和农药的依赖。

土壤生态实验室博士研究生靳楠为第一作者，刘满强教授为通讯作者。江南大学肖正高副研究员给予关键指导，本实验室胡锋教授、陈小云教授、万兵兵博士、硕士研究生杜彦和高铭泽参与合作指导。该研究得到了国家自然科学基金（42177286，42307393，42077047）和甘肃省科技计划项目（2022YFD1500203）的支持。

原文链接: https://doi.org/10.1098/rspb.2026.1314

编辑：靳楠

校正：朱梦一，刘满强

审核：刘满强