秸秆，作为农作物收割后留下的副产品，曾被视为农业废弃物。然而，随着农业科技的进步和可持续发展理念的深入人心，秸秆的有效管理已成为维持农田生态系统健康与可持续发展的重要手段。秸秆还田，即将秸秆直接翻入土壤或覆盖在地表，不仅能够增加土壤有机质含量，改善土壤结构，还能减少化肥的使用，促进农业的绿色转型。

  土壤食物网，一个由土壤微生物、小型土壤动物（如原生动物和线虫）和中型土壤动物（如螨和线蚓）共同编织的复杂网络，对秸秆的分解过程起着至关重要的调控作用。在这个网络中，土壤微生物作为先锋队，通过分泌酶类和其他生物活性物质，将秸秆分解成小分子有机物，供其他生物利用。而小型和中型土壤动物，如线虫、蚯蚓等，则通过摄食微生物和秸秆碎片，进一步促进秸秆的分解和转化。

  尽管土壤食物网在生态系统功能中扮演着至关重要的角色，但一直以来，人们对土壤食物网内多个营养类群的网络互作关系及其对秸秆分解的协同调控作用，却缺乏深入的研究，理解仍然有限。

  为探究其中的奥秘，中国科学院沈阳应用生态研究所的科研人员以土壤食物网为研究对象，依托辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站的田间秸秆还田试验平台，对不同秸秆还田方式进行了深入研究，探明了土壤食物网对不同秸秆还田方式响应的生物学机制。相关研究成果近日发表在《农业、生态系统与环境》。

  科研人员研究发现，秸秆移除、秸秆覆盖和秸秆翻埋这三种方式，对土壤食物网的结构、生物网络关系和秸秆分解通道产生了截然不同的影响。

  当秸秆被移除后，土壤食物网中的微生物和动物群落失去了重要的食物来源。这导致土壤微生物群落的丰度下降，生物网络关系变得简单且不稳定。长此以往，土壤生态系统的自我调节能力将受到严重损害。

  相较于秸秆移除，秸秆覆盖为土壤微生物和动物提供了丰富的食物来源和适宜的生存环境。在这种方式下，细菌分解通道成为秸秆分解的主导途径。细菌通过分泌大量酶类，将秸秆迅速分解为小分子有机物，促进了土壤有机质的积累。同时，秸秆覆盖还增加了土壤表层的有机质含量，改善了土壤结构，提高了土壤的保水保肥能力。

  秸秆翻埋则是一种将秸秆深埋于土壤中的还田方式。在这种方式下，真菌分解通道成为秸秆分解的主导途径。真菌通过其发达的菌丝网络，将秸秆碎片紧密包裹并分解。与细菌相比，真菌对秸秆的分解速度较慢，但分解产物更为稳定，有助于土壤有机质的长期积累。此外，秸秆翻埋还能促进土壤微生物和动物的垂直分布，增强土壤生态系统的垂直结构。

  科研人员还发现，土壤食物网对不同秸秆还田方式的响应机制具有显著的生物学特征。在秸秆分解过程中，土壤微生物群落的磷脂脂肪酸丰度在秸秆分解前期开始增加，而中小型土壤动物的丰度则在秸秆分解后期随之增加。这表明秸秆分解、土壤微生物和中小型土壤动物的变化过程中各营养级间变化存在滞后效应。此外，土壤微生物在秸秆分解过程中起到直接作用，而中小型土壤动物则通过影响土壤微生物群落间接调节秸秆分解过程。与土壤微生物群落和中型土壤动物相比，小型土壤动物群落对秸秆管理方式的响应更为显著。

秸秆覆盖和秸秆翻埋条件下土壤食物网研究的概念图

  这项研究不仅揭示了土壤食物网对不同秸秆还田方式的响应机制，还为进一步研究秸秆管理方式调控秸秆分解转化的生物学机制奠定了理论基础。未来，随着不断深入的研究和探索，我们有望逐步揭示这一复杂生态系统的奥秘，并为其在农业生产和生态保护中的应用提供科学依据和技术支持。（肖春芳）