科学通报 | 福建师范大学吴福忠教授团队解析中国土壤动物群落分布特征及其驱动机制

● 近日，福建师范大学吴福忠教授团队在《科学通报》发表研究论文，系统解析了中国土壤动物群落的分布特征及其环境驱动机制。研究整合了全国尺度的土壤动物观测数据，构建了面向不同体型土壤动物的环境响应框架，阐明了气候因子与土壤性质在塑造土壤动物生物地理格局中的关键作用。

土壤动物是地下生态系统的重要组成部分，在维持土壤结构稳定性、促进有机质分解、调控养分循环以及支撑生态系统功能方面发挥着关键作用。然而，当前关于土壤动物群落在大尺度上的分布特征及其环境驱动机制仍缺乏系统认识。土壤动物的体型在很大程度上决定了其生命史特征、资源利用方式以及对环境因子的敏感性和响应机制，因此，从体型尺度解析土壤动物群落结构的环境驱动因素，有助于阐明不同体型土壤动物在生态系统中的功能分化及其对环境变化的响应规律。

中国具有显著的环境异质性和复杂的地理格局，横跨多个气候带和生态区，为探究土壤动物群落的环境驱动机制提供了独特的天然实验平台。在这一背景下，聚焦中国尺度开展系统性的群落分布格局与驱动机制研究，不仅有助于完善对全球土壤动物生物地理格局的认识，也为本土生态系统功能评估与生态管理提供重要科学支撑。

基于此，本研究整合已发表文献的数据，汇总了中国土壤动物的密度与类群丰富度信息，并依据体型将其划分为中小型土壤动物(体长<2 mm，不含原生动物)和大型土壤动物(体长>2 mm)。通过多模型选择与机器学习方法相结合的分析框架，揭示了不同体型土壤动物密度与类群丰富度的空间分布格局及其主要环境驱动因素。

研究发现，不同体型的土壤动物在密度和类群丰富度方面存在显著差异。中小型土壤动物密度后验均值为11,159个/m2 (95% CI: 8691–14,186)，而大型土壤动物仅为137个/m2 (95% CI: 111–169)。凋落物层的存在显著提高了土层深度< 15 cm区域内的土壤动物密度，其中大型土壤动物密度提升了约50% (95% CI: 37%–60%)。与单纯增加土壤深度相比，凋落物层的存在对类群丰富度的正向影响更为显著。大型土壤动物在不同生境的密度差异显著，呈现森林(187个/m2) >草地> (138个/m2) >农田(96个/m2)。此外，农田里的中小型和大型土壤动物类群丰富度均显著低于森林，分别降低了12%和25%。

不同体型土壤动物对环境因子的响应强度存在差异。气候变量在密度预测中占据主导地位，分别解释了中小型与大型土壤动物密度变异的39%和54%。具体而言，增强植被指数是中小型土壤动物密度的最重要的预测因子，与密度呈正相关关系；而在大型土壤动物密度的预测中，温度稳定性为最佳预测因子。在类群丰富度方面，土壤理化性质是关键驱动因子，解释了超过50%的变异。中小型土壤动物类群丰富度与土壤pH呈显著负相关；而大型土壤动物类群丰富度则与土壤含水量呈正相关，与粉粒含量呈负相关，表明其对土壤水分及质地特征具有较高敏感性。

图1 中国土壤动物密度与类群丰富度的预测空间格局地图

(a)中小型土壤动物群密度; (b)大型土壤动物群密度; (c)中小型土壤动物群类群丰富度; (d)大型土壤动物群类群丰富度

在全国空间尺度上，土壤动物密度呈现“南高北低”模式，而类群丰富度“东高西低”，体现气候、水分和土壤理化性质的综合调控。中小型动物的高密度区域主要分布在东南丘陵、云贵高原和江汉平原等地，而大型土壤动物则更集中于长江中下游平原和东北平原。东北地区的土壤动物类群丰富度高值与地上植物多样性模式不同，可能源于丰富的凋落物积累、复杂的植被结构和较低的人类干扰。

本研究首次构建了中国土壤动物群落的环境-响应框架，揭示了不同体型土壤动物对环境因子的差异性响应机制，阐明了气候条件与土壤理化性质在影响其生物地理格局中的关键作用。未来研究需要进一步扩展对高海拔、干旱区等数据稀缺区域的采样，以提升模型的空间外推能力。

福建师范大学地理科学学院、碳中和未来技术学院吴福忠教授团队岳楷研究员为通讯作者，博士生赵泽敏为本文的第一作者。本研究得到了国家自然科学基金和福建省中央引导地方科技发展资金项目的资助。

文章信息

赵泽敏，彭艳，武启骞，等.中国土壤动物群落分布特征及其驱动机制. 科学通报, 2026

https://www.sciengine.com/doi/10.1360/CSB-2025-5709.

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