近日，我所科研团队基于田间间作试验，结合不同施氮水平，解析了农业管理对土壤微食物网复杂性、稳定性及生物互作的影响，为今后利用作物多样化与养分优化协同提升土壤生态健康提供关键依据。
长期单作和过量氮肥投入虽然能够在短期内满足作物养分需求，却产生了土壤酸化、生物多样性下降以及生物多样性丧失等问题。间作能够增加作物多样性和资源异质性，在此条件下的适度减氮有望降低高强度施肥造成的环境胁迫。但间作与减氮结合是否重塑了整个地下食物网多营养级网络，土壤微食物网是否仍然保持稳定，仍缺乏系统研究。
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昌图现代农业试验站开展了间作田间试验，设置了玉米单作和玉米/花生间作两种种植方式以及三个氮肥水平，即不施氮（N0）、常规施氮量减少20%（N1）和常规施氮（N2）。研究不仅比较了土壤微食物网内细菌、真菌和线虫多营养级群落的α和β多样性以及群落组成，还进一步构建了综合共现网络，量化了网络复杂性、稳定性和群落凝聚度，并把生物互作关系区分为“同营养级关联”和“跨营养级关联”，从而深入追踪了农业管理如何改变地下生物关系。
研究结果表明，单作条件下，常规施氮使土壤 pH 降低 0.26 个单位，真菌 β 多样性和生物多营养级 β 多样性分别下降 46% 和 18%，同时病理营养型真菌的（pathotroph）相对丰度增加 66%。而间作结合 20% 氮肥减施提高了土壤资源有效性，其中溶解性有机碳增加约 10%，并有效维持了细菌、真菌和线虫等多营养级生物多样性。间作显著提高了土壤微食物网的网络复杂性（图1）。与单作相比，减氮（N1） 条件下间作较使网络复杂性提高 54%；在不施氮条件下其提高了 57%。然而，常规氮输入降低了土壤微食物网的稳定性：单作条件下的常规施氮的网络稳定性较不施氮和 20% 减氮分别下降 25% 和 30%，间作与适度减氮能够协同促进更复杂、更稳定的土壤微食物网形成。随机森林和回归分析表明，生物互作关系对网络复杂性的解释作用强于土壤环境和生物多样性指标，其中负向凝聚度与网络复杂性的关系最强（R2 = 0.68）；而线虫 β 多样性是网络稳定性最重要的预测因子之一（图2）。与单作相比，间作使负向的细菌与细菌、细菌与真菌以及细菌与线虫之间的互作分别增强了2.71%、2.69% 和 2.04%（图3）。间作不仅改变了生物多样性，更重要的是重新构建了同营养级和跨营养级之间的互作关系，从而促进土壤微食物网复杂性和稳定性提升。
图1 单作与间作条件下土壤微食物网复杂性、稳定性及凝聚度
图2 土壤微食物网复杂性和稳定性的主要驱动因子
图3 单作与间作条件下同营养级和跨营养级关联的示意图
间作结合适度减氮不仅能够缓解常规氮输入造成的土壤环境胁迫以及维持多营养级生物多样性，还可通过改变细菌、真菌和线虫之间的同营养级及跨营养级互作关系，显著提升土壤微食物网的复杂性和稳定性。本研究提出了创新性的认识：农业管理对地下生态系统的调控不仅体现在“土壤中有哪些生物”，更体现在“生物的联结模式和互作关系”这一关键内核，这一发现为利用作物多样化与养分优化策略协同提升土壤生态健康，提供了全新的机制解析。
研究成果以“Integration of intercropping with reduced N fertilization enhances soil micro-food web complexity and stability: Insights from soil biodiversity and multitrophic associations”为题，在线发表于Geoderma（Ⅰ区）。中国科学院沈阳应用生态研究所已毕业硕士研究生高理想为第一作者，杨明昊博士研究生为共同第一作者，张晓珂研究员为通讯作者；梁文举研究员也对本项工作开展了指导。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFD1500600）、国家自然科学基金（U22A20501、32571908）和国家科技基础资源调查专项（2024FY100400）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2026.117992
