中科院华南植物园副研究员张卫信在傅声雷研究员的指导下，和美国学者合作发现蚯蚓促进土壤碳净固存机制，相关成果日前发表于《自然—通讯》杂志，并被选为亮点文章。

土壤生物对全球变化的响应和反馈是生态学的前沿和难点。蚯蚓作为“生态系统的工程师”，其在生态系统碳循环中的贡献却一直众说纷纭。此前有研究称，蚯蚓“翻耕”土壤会使二氧化碳排放提高33%， 蚯蚓俨然成了气候变暖的“元凶”之一。

但是，大量的研究表明蚯蚓的确能提高土壤肥力，是农林业生产的“益虫”。蚯蚓似乎同时扮演着两个截然矛盾的角色。在气候变暖趋势越来越显著的今天，蚯蚓引发的矛盾令人纠结：要免费提高土壤肥力，还是要减少温室气体排放？

张 卫信等人的研究结果，似乎找到了理解这一矛盾的钥匙。他们发现，蚯蚓刺激二氧化碳排放和提高土壤肥力是同一过程的两个方面，但是某一特定时间内的二氧化碳 释放的增加，并不一定意味着蚯蚓将不利于生态系统碳的净固存。“我们将有蚯蚓、无蚯蚓的土壤作了对比，发现蚯蚓并没有让更多碳跑进大气，只是让该去的去得 快些而已。”张卫信解释，在经历了最初的较快碳释放阶段后，无蚯蚓的土壤中的有机碳还会慢慢地、不断地跑进大气，但蚯蚓处理过土壤向大气所释放的碳却越来 越少——通过蚯蚓消化道内的复杂的生化和物理过程，大部分碳在短时间内被分配到“即时可矿化碳”和“稳定碳”这两个碳库中，前者导致短期内二氧化碳释放明 显增加，后者则好像把大量的碳放进了缓释胶囊，不再分散地暴露于空气和微生物中，明显减慢了碳及其耦合的养分的周转过程。“有机碳若充分暴露在空气和微生 物中，很容易变成二氧化碳。”张卫信说。重要的是，我们不能仅凭“即时可矿化碳”的增加而认为蚯蚓不利于碳固存，也不能仅凭“稳定碳”的增加而认为蚯蚓促 进碳固存。为此，张卫信等提出了“碳固存系数”的概念，量化了蚯蚓对碳矿化和碳稳定的影响。

蚯 蚓每天摄取大量的土壤（包括其中的各种土壤生物），吃下去的土壤有机质在蚯蚓及其肠道微生物的共同作用下，一部分碳和养分可以更方便地被植物吸收利用，另 一部分碳和养分则会被更紧密地与土壤颗粒结合在一起，排泄出来后就成为肥力较高且持久的土壤。经过蚯蚓“翻耕”的土壤，不仅有利于植物生长，还能将更多的 碳固存于土壤中。事实上，“碳矿化”和“碳稳定”也是同一过程的两个方面，同时发生，难以截然分开；蚯蚓的存在，同时加快了“碳矿化”和“碳稳定”过程， 但对后者裨益尤甚。蚯蚓对碳的这种保护作用，一方面有利于增强土壤的碳汇能力，也可能更有利于持续地促进植物生长。

“蚯 蚓将‘蛋糕’做大，以往的研究只注意到了单位时间二氧化碳释放的速率加快，就认为总释放量增大，却无视了整个事件本身。”张卫信说。目前，华南植物园恢复 生态研究组正在将这一实验室的结果搬到野外环境中进行重复。“有些原来的想法被推翻，一些有意思的结果正冒出些苗头。”张卫信在广东鹤山森林生态系统国家 野外科学观测研究站布置了野外实验。因为全球记录的蚯蚓超过3000种，其固碳能力也有差异，影响固碳过程的因素很多，要准确估计蚯蚓对全球陆地生态系统碳固存的净效应，还需要做更多的工作。

张卫信他们发现，我国南方最常见的一个蚯蚓类群——环毛类远盲蚓属，其保碳能力非常强，可谓是中国农林生态系统的福音。虽然蚯蚓不算是特别可爱的动物，但这并不妨碍他的研究，他希望能促进其尽可能地发挥促进植物生长和土壤碳固存中的积极作用。

“就是一种心理影响，就好像很多人不喜欢蜘蛛或者复眼动物一样。”研究和喜好是两码事，并且他只是以蚯蚓为载体进行生态学方面的研究。“我们建立的理论框架和公式不仅仅适合研究蚯蚓，对其他土壤动物的研究也是可以借鉴的。”（来源：中国科学报王晨绯）

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《自然—通讯》摘要

信息来源：http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20148512343634734162.shtm [2014-9-2]