科学通报 | 张佳宝院士/蒋瑀霁教授团队综述基于土壤动物培肥的亚热带红壤耕地内稳性地力提升进展

近日，中国科学院南京土壤研究所张佳宝院士、福建农林大学蒋瑀霁教授课题组在《科学通报》亚热带农业高质量发展专题(辑)发表了题为“基于土壤动物培肥的亚热带红壤耕地内稳性地力提升进展”的综述文章，基于亚热带红壤耕地酸化、贫瘠与结构退化并存，传统改良措施难以兼顾地力提升与生态稳定，聚焦土壤动物在团聚体形成、有机碳稳定、养分活化与病害抑制中的关键作用，系统梳理其协同驱动耕地内稳性地力提升的生态机制、技术路径与应用前景。

亚热带地区受高温多雨、强烈风化及淋溶作用影响，酸性红壤、黄壤耕地广泛分布，其典型特征为土壤酸化加剧、有机质含量降低、结构疏松或易板结、有效养分匮乏，以及土壤生物多样性下降等问题。上述退化因子长期叠加，不仅限制了耕地生产力的稳定提升，也削弱了土壤系统对气候变化和极端事件扰动的缓冲与恢复能力。

内稳性地力（Inherent Soil Productivity, ISP）为理解上述退化过程及其重构路径提供了重要理论框架。该概念强调，耕地长期生产潜力并非由养分或管理措施决定，而是依赖于土壤有机质积累、养分持续有效供给、团聚体结构稳定以及土壤生物群落功能协同等多要素的耦合调控。当前亚热带耕地普遍存在的有机质亏缺、结构退化和生物功能弱化，正是内稳性地力受损的集中体现。传统改良措施主要依赖化肥投入、石灰调酸与有机肥还田等技术路径，尽管这些措施在一定程度上改善了养分供给和理化性质，但仍存在养分利用率偏低、环境损失风险较高以及对土壤微生物和动物群落造成潜在扰动等问题。单纯依靠“化学-物理”调控难以从根本上重建亚热带耕地的内稳性地力基础，亟需引入以生物过程驱动为核心的培肥新路径，实现结构-功能-过程的系统重构。

蚯蚓、蚁类、跳虫、螨类、线虫及原生动物等多类群土壤动物被重新认识，是维持土壤结构、有机质周转、氮磷矿化和食物网构建的关键驱动要素，被视为典型的“生态系统工程师”和“地下食物网枢纽”。土壤动物通过生物耕作、碎食加工、捕食调控以及分泌物和排泄物释放等多重途径，深度参与团聚体形成、有机碳稳定、氮磷有效性维持及根际食物网功能分化等过程，使其角色由传统意义上的“背景生物”转变为“耕地质量提升的重要功能单元”。在亚热带红壤这类结构脆弱、养分贫乏且团聚体易受扰动的土壤中，工程型土壤动物（如蚯蚓、蚁类）、碎食型土壤动物（如甲螨、跳虫）及捕食型土壤动物（如捕食性线虫、捕食性螨类、原生动物）通过孔隙结构构建、有机残体加工及微生物群落调控，形成“结构-微生物-养分”协同强化的正反馈过程，为构建土壤动物驱动的耕地内稳性地力提升体系奠定了功能基础。

图1多类群土壤动物协同驱动耕地培肥的结构-过程-功能框架

工程型土壤动物（如蚯蚓、蚁类）通过构建生物孔隙、进行垂直混合以及形成团聚体等方式重塑土壤结构，为微生物定殖与有机质转化提供稳定微环境。碎食型动物（如跳虫、螨类）通过破碎残体与粪粒沉积提升底物可利用性，增强微生物附着与酶促降解过程。微捕食型动物（如线虫、原生动物）通过选择性捕食与高频放牧加速微生物周转，促进 NH₄⁺ 释放与解磷功能菌增殖，提高氮磷活化效率。这些多功能类群的协同作用增强了微生物网络稳定性以及根际养分供应能力，共同改善土壤结构功能，提升耕地内稳性地力。

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多类群土壤动物的协同机制:

从食物网构建到内稳性地力提升

结构协同（structural synergy）：工程型动物构建土壤孔隙和团聚体结构，改善土壤物理环境；碎食型动物通过分级加工提升底物可利用性，与微生物共同优化“结构-底物-界面”过程。

养分协同（nutrient synergy）：碎食型动物增强有机质初期分解，工程型动物强化有机质-矿物结合，线虫和原生动物通过选择性捕食驱动氮磷活化，并增加促生菌和解磷菌在根际定殖，形成“分级加工-捕食释放-根际共生”的并联式氮磷循环网络。

功能协同（stability synergy）：多营养级捕食型动物通过调控土壤微生物与微型动物群落结构，提升土壤食物网的功能冗余和调节能力，维持红壤耕地稳定的养分供应与病害防控等多重功能。

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基于土壤动物的耕地内稳性地力提升技术:

应用潜力与现实挑战

从管理措施和技术路径的角度系统概述该技术体系的应用潜力以及在推广实践中面临的现实挑战，包括友好耕作营造适宜环境，有机物料激活生物网络，多级动物强化互作效应，生物培肥重构地力框架，示范应用探索发展方向等。然而，推广面临生境敏感性高、技术标准缺乏、情景依赖性强、互作机制不明及长期证据不足等挑战。未来需依托长期试验，明确关键功能类群与阈值，建立技术标准及生态补偿机制，推动该技术从概念验证向实际应用转化，助力地力协同提升。

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展望

未来，耕地生物培肥体系需要从概念框架走向工程实践，服务于内稳定性地力的构建与维持：构建土壤动物功能全景体系；解析土壤生物互作因果关系；提升土壤生物地力支撑能力；推动内稳性地力工程化实践。该体系应以生态过程调控为核心，实现持续稳定的养分供给、结构良好的土壤环境以及更强的系统抗扰动能力。

本综述系统解析面向内稳定性地力提升的土壤动物培肥研究将呈现三大趋势：从“现象观察”向“机制解析”深化，从“群落恢复”向“精准调控”拓展，以及从“生态认知”向“工程应用”推进。通过多学科交叉融合推动理论创新与技术发展，将为亚热带红壤耕地质量培育与农业绿色转型提供重要支撑，并为实现耕地内稳性地力的持续提升奠定理论基础。

中国科学院南京土壤研究所张佳宝院士和福建农林大学蒋瑀霁教授为本文的通讯作者，博士生朱国繁为第一作者。

文章信息

朱国繁，王晓玥，李朋发，等.基于土壤动物培肥的亚热带红壤耕地内稳性地力提升进展. 科学通报, 2026.

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