蚯蚓对土壤碳氮循环关键过程的影响及其机制研究进展

康玉娟，武海涛

(1.中国科学院 东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130102；2.中国科学院大学，北京 100049)

0 引 言

土壤作为陆地生态系统中的最大碳库，碳固存量是大气的3至4倍[1-2]。土壤微生物对土壤团聚体形成、养分循环和土壤腐殖化等具有重要的作用[3]，通过改变土壤团聚体、pH、土壤有机质分解速率和微生物活性等方面影响土壤有机碳库(SOC)[4]。由于土壤微生物的强大作用，土壤动物的作用往往被忽视。事实上，土壤动物及其食物网是驱动土壤碳氮循环的主要因素之一[5]，土壤动物能够影响土壤养分循环、有机质动态及其水肥保持能力[6]。一方面，土壤动物可以通过取食、消化、呼吸和掘穴等活动直接影响土壤碳循环，因为土壤动物可以通过取食和分解土壤有机质，影响土壤微生物的群落结构以及土壤呼吸强度[7]。另一方面，土壤动物可以通过与植物、微生物的交互作用间接影响土壤碳循环。土壤动物的觅食活动，特别是大型动物，如蚯蚓、蚂蚁和白蚁，极大地改变了土壤的理化和生物特性[8]，促进土壤有机质(SOM)的转化与稳定[9]。因此，土壤动物对土壤碳氮循环中凋落物分解、土壤呼吸、碳稳定性改变以及土壤氮素矿化和反硝化作用等关键过程具有重要意义。

蚯蚓是大部分温带陆地生态系统中最典型的大型土壤动物，对土壤养分循环和生态系统的结构和功能具有重要影响[10]。土壤中蚯蚓的数量和多样性被认为是土壤肥力的重要指标。蚯蚓活动可以改变土壤性质(保水能力、pH、碳氮有效性)，影响土壤容重，促进团聚体形成，提高土壤有机质含量以及促进CO2和N2O的挥发[11-15]，进而影响生物地球化学循环。蚯蚓活动和自身代谢产生的分泌物与蚓粪可以增加植物生产力、土壤碳储量和土壤对大气的碳通量，进而影响土壤的碳循环[16]。蚯蚓影响氮矿化和有机质分解有两条途径，既通过粉碎、呼吸、消化及排泄等活动的直接影响，以及通过改变土壤动物和微生物的群落动态的间接影响[17]。因此，开展大型土壤动物的研究是了解碳氮循环机制的重要途径。本文系统综述了蚯蚓对土壤碳氮循环关键生态过程的影响及其机制研究的相关进展，包括蚯蚓对凋落物分解过程、土壤碳氮矿化过程以及硝化和反硝化过程的影响，旨在加深对土壤动物功能的理解和认知，弥补土壤碳氮循环研究中的生物驱动机制剖析的不足，为深入理解生物地球化学循环过程提供理论依据，更好的指导土壤生态保护和管理。

1 对土壤理化性质的影响

蚯蚓活动直接影响土壤的理化性质，而蚓粪是间接影响土壤理化性质的重要因素之一[18]。蚯蚓通过掘穴和取食行为来疏松土壤，影响土壤容重和孔隙度，改善土壤的结构和渗透性，提高土壤养分的生物可利用性[19-20]，并通过消化、分解、分泌和排泄来刺激土壤中的养分循环和生物活性[21-23]。蚯蚓蚓粪中具有生长素(IAA)等激素[24]，并且蚓粪的存在能够增加<5 μm的土壤微团聚体比例[25]，提高脲酶及蔗糖酶等土壤酶活性，显著增加土壤氮磷钾等养分含量，提升土壤肥力[26-27]，从而提供有利于植物生长的环境[28]。根据适度牧食理论，蚯蚓通过摄食少量作物根系而刺激植物生长[29]。对蚓粪中各种养分含量和结构的分析发现，蚯蚓数量越多，土壤肥力越高[30]。蚓粪和肥料共同施用能够显著改善土壤团聚体和水稳性团聚体的稳定性，提升土壤肥力[31]。与周围土壤相比，蚓粪可以增加SOC和其他营养物质的含量。在蚓粪形成后的最初几个小时内，植物可利用的养分会被释放出来[32]。

作为典型的大型土壤动物，蚯蚓有利于土壤水力特性的塑造[33]。蚯蚓洞可以作为水优先流动的通道[34]，土壤中细小颗粒的重新分布及其在土体中的浓度影响土壤的孔隙度和土层内的持水能力[35]；蚓触圈是蚯蚓洞和周围土壤基质之间水分横向转移的潜在传输带[36-37]，蚯蚓活动可以改变土壤团聚体和孔隙度[38]，而团聚体及其之间的空间可为空气和水的保留和交换提供场所[38-39]，从而对水的滞留和土壤通气性产生影响[40-41]。而且，蚯蚓对土壤液相和气相组成的影响及其作用机制直接影响土壤的供水能力和温室气体的排放过程。

蚯蚓粘液主要由蛋白质、多肽和碳水化合物组成[42]，是土壤生物化学循环过程中普遍存在的碳和氮来源，可以促进蚯蚓与其他土壤生物之间的直接相互作用[43]。粘液普遍存在并持续产生在有蚯蚓栖息的土壤中[21]，蚯蚓粘液可能是土壤生化过程的主要介质，也是与其他土壤生物相互作用的主要介质，如弹尾目以蚯蚓粘液为食[44]。蚯蚓粘液也被认为是不稳定的碳源，可极大地提高微生物的活性，加速土壤有机质的周转[45]。

2 对凋落物分解的影响

凋落物为许多土壤过程提供养分，也是动植物和微生物群落的主要营养来源[46]。凋落物分解是陆地生态系统中物质循环和能量流动的重要环节[47]，也是土壤有机质的重要来源之一，为参与有机物分解的微型和大型无脊椎动物提供栖息地，是碳循环的关键步骤[48]，对陆地生态系统生产力和养分循环有着深远的意义[49]。

蚯蚓通过摄食等活动直接影响凋落物分解，也通过改变微生物活性、土壤物理和化学性质等方式间接影响其分解过程[50-52]。蚯蚓对凋落物和有机碳的影响主要取决于蚯蚓的功能群和多样性，蚯蚓功能群的多样性加速了凋落物的分解和有机碳的衰减[53]。凋落物经蚯蚓肠道消化吸收后，其中的有机质含量仅下降3%～6%[54]。北美地区Octolasioncyaneum和Allolobophoracaliginosa两种生态型蚯蚓，每年可以消耗表层土壤中10%的有机质[54]。蚯蚓可以有选择的分解凋落物，这与凋落物中有机物及其化学组成是否符合蚯蚓喜好有关。蚯蚓倾向取食分解含氮量及碳水化合物高、碳氮比较低的物质[55]。有蚯蚓参与分解过程的凋落物的分解量明显高于无蚯蚓参与的分解量。土壤动物对凋落物破碎作用会导致其分解速率大幅增加，特别是在温带和热带地区[56]。蚯蚓分解凋落物包括淋溶作用、破碎作用以及蚯蚓与微生物相互作用[57]。众多研究发现，蚯蚓可以改变微生物活性，从而加快凋落物的分解速率[58-59]。

微生物活动出现在蚯蚓分解凋落物的各个环节。蚯蚓可以促进草原生态系统中凋落物的分解[60]，而蚯蚓通过影响微生物群落结构、数量和活性，二者相互作用加快了凋落物的分解进程[61]。添加凋落物可提高SOC向微生物量碳的转化效率，且在凋落物中添加蚯蚓可进一步促进这种作用[62]。蚯蚓通过粉碎等活动增加凋落物与微生物的接触面积，并将粉碎后的凋落物混合于土壤中，从而促进其分解，提高土壤SOC含量[63]。分析蚯蚓对落叶、大豆茎秆等凋落物的分解过程发现，接种蚯蚓的土壤中硝态氮、微生物量氮以及可矿化氮的含量均得以显著提高[64]。蚯蚓对土壤氮矿化作用的影响与土壤和凋落物的类型有关[65]。

3 对土壤碳矿化的影响

蚯蚓是决定土壤是碳源或碳汇的主要参与者[66-68]，尽管蚯蚓存在于世界各地的多种生态系统中，但它们在土壤碳氮动态中的作用往往被忽视[69]。蚯蚓主要通过两种方式影响土壤有机碳氮动态：(1)刺激土壤微生物活性和生物量，从而加速土壤矿化[70-73]；(2)促进大团聚体(>0.25 mm)和微团聚体(<0.25 mm)的形成，将有机质转化为更稳定的形式[74-75]。

蚯蚓通过取食、混合土壤及调节有机质等对SOC产生影响，且对有机碳的固存影响极大。蚯蚓对有机质的再分配改变了土壤微生物的资源可用性，从而影响碳的固存和矿化[76]。内栖蚯蚓能够调动土壤中的旧有机碳库[51]。蚯蚓通过改变土壤中微生物活性[77]和促进土壤大团聚体的形成影响SOC[78]。蚯蚓肠道中蛋白酶、多糖酶、糖苷酶及过氧化物酶等活性较高[66]，有机质和土壤被蚯蚓摄取后与其肠道粘液混合，并被其摄取的微生物和肠道微生物所产生的酶分解。当土壤通过蚯蚓肠道时，它的化学、物理和生物特性会发生许多变化，直到未消化的物质以蚓粪的形式沉积下来。新鲜蚓粪是当前土壤碳矿化研究的热点[79]，内栖蚯蚓的新鲜蚓粪比块状土壤含有更多的有效养分(N、P、K和Ca)，可以维持更多的微生物活动[75]。试验表明，接种蚯蚓能够改变土壤基质质量和土壤微生物群落组成，提高土壤β-葡萄糖苷酶活性[47]。蚯蚓及其肠道微生物群可能通过提供更好的基质，即更易获得的碳直接影响与碳矿化相关的土壤微生物活性[42]。也有研究指出接种蚯蚓对农田土壤β-葡萄糖苷酶活性具有抑制作用，但不会影响土壤碳矿化速率[80]。蚯蚓能够促进土壤团聚体中碳的积累，但也加速了土壤碳矿化速率[80]。蚯蚓对SOC动态影响有两个相反的方向：一方面，蚯蚓通过刺激微生物的活性、生物量、丰富度和多样性来增加有机碳的矿化，即产生CO2；另一方面，蚯蚓可以促进大团聚体和微团聚体的形成，从而稳定有机碳库。研究表明，微生物坏死团(即死亡微生物生物量的残余物)是稳定有机碳的重要来源，特别是细菌和真菌的细胞壁包膜对小颗粒有机碳的形成有显著贡献[81]。

蚯蚓促进并显著增加CO2排放通量[82]。蚯蚓自身的呼吸是土壤中CO2释放的一部分，直接参与土壤碳循环过程。蚯蚓具有数量多且分布广的特点，土壤碳循环受土壤动物自身呼吸的影响极大，但目前研究主要集中在对土壤微生物和根系的影响方面。蚯蚓对土壤CO2排放影响的综合统计分析表明，接种蚯蚓后土壤CO2排放量增加了33%，但并未影响SOC储量[80]。蚯蚓能够增加土壤CO2排放量可能是由于加速植物凋落物腐烂所致，因为在分析蚯蚓对土壤CO2排放影响的研究中，有60%的研究是在土壤中添加了植物凋落物[80]。土壤动物可以通过加速微生物生物量的周转来促进可溶性有机碳(DOC)的释放[83]。土壤CO2排放主要受土壤微生物群落、生物量及其活性的影响[84]。蚯蚓与根系所分泌的酚酸类化合物之间的相互作用可以直接抑制根系的生长，从而对土壤微生物呼吸产生抑制作用[85]。热带稀树草原土壤蚯蚓洞中的土壤碳矿化率比对照土壤提高了近4倍[86]，接种蚯蚓使山毛榉树林土壤碳矿化量提高了24.6%[87]。室内实验分析表明，蚯蚓可以提高SOC矿化[77]。蚯蚓的存在不仅显著增加了有机碳矿化总量，同时加强了土壤矿物质的稳定性[77]。但也有研究表明，蚯蚓和中型土壤动物之间的相互作用对土壤CO2的排放没有显著影响，出现这种现象的潜在原因是与其他土壤动物共存时，蚯蚓在影响土壤CO2和N2O排放的过程中可能起主导作用[88]。

4 对土壤氮矿化的影响

土壤氮矿化潜力可以表征土壤氮养分的供给能力，氮矿化潜力是指在适宜条件下土壤微生物单位时间内将有机氮转化成无机氮的总/净增加量，其主要受微生物活性及土壤有机质含量的影响。蚯蚓可以增加土壤微生物量氮库含量，促进有机氮矿化[89]。蚯蚓对氮矿化、植物氮利用率和N2O排放的影响在功能基团之间存在差异[90]。蚯蚓影响土壤氮素的矿化作用主要包括生理代谢、分泌粘液、产生蚓粪、残体分解等几方面。蚯蚓的消化、分解有机物残渣和将其土壤混合的能力将加速氮的矿化。一些从蚯蚓体内流失氮的过程，如分泌外部粘液、排出尿液、蚓粪和死亡会导致有机氮转化为矿物态氮。蚯蚓可以排泄富含氮的粘液和尿液，蚓粪以及死亡的蚯蚓组织的分解增加了土壤矿质氮浓度，为蚓触圈和生态系统尺度的土壤反硝化细菌提供硝酸盐来源。室内和室外的试验证明，增温条件下蚯蚓有效提高了氮尤其是无机氮的矿化率[91]。接种蚯蚓后显著提高了土壤微生物量碳、氮和硝态氮的含量。蚯蚓可显著促进氮矿化，并提高土壤有效态氮的含量，大量有效氮以蚓粪的形式排出[92]。蚓粪和蚓穴中的硝态氮浓度较高，且蚓粪中有较高的氨态氮[25]。蚯蚓在植物生产力中发挥关键作用，主要是通过促进氮矿化过程[21]。

根据习性和生境可以将蚯蚓划分为3种生态类群，即表栖型、内栖型和深栖型。由图1可知[91]，Lumbricusrubellus和Lumbricusterrestris可以促使凋落物的矿化作用增强，但是在接种Aporrectodeacaliginosa的实验装置中没有发现这种现象。另一方面，L.rubellus和A.caliginosa对土壤有机质矿化有促进作用。不同种类蚯蚓之间的相互作用影响了细菌群落和土壤矿质氮浓度。L.rubellus和L.terrestris、L.rubellus和A.caliginosaled之间的相互作用促进了矿质氮在细菌生物量中的固定作用。另一方面，A.caliginosa和L.terrestris之间的交互作用导致细菌生长速率加快，土壤碳矿化增加。当三种蚯蚓均存在时，A.caliginosa和L.terrestris的交互作用占主导地位。因此，蚯蚓对氮矿化的影响取决于蚯蚓物种本身的生态特性，并可通过物种间的相互作用加以影响。

蚯蚓在加速土壤碳、氮矿化的同时，也可以增加土壤团聚体的稳定性来保护有机碳[93-94]，并产生能增加土壤水流的大孔隙[80]，这反过来又可以保护土壤表面不受侵蚀[95]。蚯蚓的影响既取决于其生态型，也取决于土壤本身的条件[96-100]。接种蚯蚓可以增加土壤碳封存，提高团聚体稳定性，还可以通过增加入渗率和蓄水量来改变水文功能[99]。

注：负、正、强正效应分别用-、+、++表示。Note:The negative,positive,and strong positive effects are expressed as-，+，++.图1 蚯蚓单种效应(实线)和种间互作效应(虚线)对作物残留矿质氮浓度、土壤有机质矿质氮浓度、土壤总氮和总碳以及细菌群落的影响[91]Fig.1 The effect of single species of earthworm(solid line) and interspecific interaction effect(dashed line) on the concentration of residual mineral nitrogen in crops,the concentration of soil organic matter and mineral nitrogen,soil total nitrogen and total carbon,and bacterial communities[91]

5 对土壤硝化和反硝化作用

土壤产生N2O主要取决于微生物过程，N2O形成所涉及的3个主要微生物过程是硝化过程、反硝化过程和硝化反硝化过程[100]。蚯蚓与土壤微生物相互作用，通过多种途径影响N2O的产生和排放。蚯蚓直接或间接影响硝化作用、反硝化作用和硝化反硝化作用，这3种主要微生物过程最终决定了N2O的排放[101-102]。蚯蚓通过与植物残体的结合和土壤的混合，改变了土壤的聚集性、孔隙度、土壤水分动态和气体扩散率，从而影响N2O的排放[103]。蚯蚓活动促进了土壤微生物在蚓粪中氮的矿化作用和硝化作用[104]。对蚯蚓粪中微生物介导的氮转化的研究表明，硝化作用和反硝化活性均得以增强[105-106]。

土壤的净硝化作用受土壤pH的影响，pH越低土壤净硝化作用受抑制程度越高[107]。接种蚯蚓的土壤处理中，其潜在硝化势得以提高，这说明蚯蚓活动显著促进了土壤的硝化作用。有研究表明：土壤硝化速率、氨氧化微生物数量和活性等都与土壤pH呈极显著的正相关关系[108]。在蚯蚓耐受试验中，蚯蚓活动显著提高了土壤的pH，而土壤硝化作用的增加很可能与土壤pH增加有关。蚯蚓与微生物的相互作用促进了微生物活性，改变了土壤的理化性质，从而加速了微生物体内氮素的释放[109-110]，或是由于蚯蚓本身排泄的黏液或蚓粪中含有大量的矿质氮素[108]，从而改变了土壤氮素矿化的特征；作为硝化过程的底物，土壤氨态氮含量的显著提高[111]，也会促进土壤硝化作用的增强[112-113]，因此，蚯蚓通过促进土壤氮素的矿化进而促进了土壤的硝化作用。

催化硝化作用的菌群有氨氧化细菌(AOB)或氨氧化古菌(AOA)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)[114]。蚯蚓通过影响土壤AOB，促进土壤硝化过程的进行。稳定同位素探针技术(SIP)和高通量测序证明，AOB在土壤硝化作用中具有主导地位[114]，主要发挥作用的是亚硝化螺菌属(Nitrosospira)。此外，蚯蚓通过增加土壤NOB中的Nitrospira相对丰度来促进硝化过程。

反硝化作用是微生物介导的反应，导致陆地生态系统损失气态氮(N2O和N2)，大气中约53%的N2O是氮素转化过程中产生的[115]。反硝化是土壤中气态氮排放的最重要生物来源，占全球氮损失约7.1×1012mol·a-1。土壤是N2O排放的主要来源，N2O的排放主要受土壤水分、通气条件、可利用氮、温度、pH及土壤质地等因素的影响。也有研究认为，影响土壤N2O排放的主要因素为水分和氮素，且两种因素受人为活动的影响[116]。蚯蚓能够促进N2O的排放，根据综合统计分析，接种蚯蚓的土壤比无蚯蚓的土壤排放更多的N2O[117]。在接种蚯蚓的生态系统中，氮素含量越高，土壤反硝化作用越强，含氮气体排放量越大[118]。反硝化细菌的活性受土壤水分及蚯蚓活动的影响，当土壤水分较高时，蚯蚓活动增强，其活性越高，从而促进N2O分解为N2排放[119]。

蚯蚓与反硝化细菌的相互作用被认为是直接作用，蚯蚓之所以可以成为N2O排放源，主要因其肠道、蚓穴土壤、蚓粪以及蚓触圈。蚓触圈含有众多营养元素，能够提高土壤微生物活性，促进土壤氮素转化并加快其分解速率[120]。厌氧蚯蚓肠道是有利于反硝化作用进行的微生物场所(图2)，肠道中的矿质氮、有效碳和适宜的湿度都会刺激反硝化细菌的活性[121]。在蚓触圈尺度上，蚯蚓活动可以为反硝化作用提供所需要的无机氮和可溶性碳基质[121]。蚯蚓肠道所具有的永久性厌氧环境以及大量可利用的有机物，都极大地促进反硝化细菌的生长。蚯蚓的取食习性间接影响反硝化和N2O的排放，这是由于蚯蚓每天消耗大量有机物来获得能量，并满足它们对氮素和其他矿物质的营养需求。蚯蚓肠道内的原位条件(缺氧、碳基质的有效性和硝酸盐/亚硝酸盐)刺激了摄取反硝化菌的生长和活性，导致蚯蚓产生N2O和N2排放[77]。

注：圆环的大小反映了细菌、反硝化菌的相对丰度和可利用的营养物质。TE：蚯蚓接种灭菌土壤；TO：无菌土壤，不接种蚯蚓；UE：蚯蚓接种未灭菌土壤；UO：未接种蚯蚓的未灭菌土壤。Note:The size of the circle reflects the relative abundance of bacteria and denitrifying bacteria and available nutrients.TE:Sterilized soil inoculated with earthworms; TO:Sterile soil without earthworms inoculated; UE:Unsterilized soil inoculated with earthworms; UO:Unsterilized soil not inoculated with earthworms.图2 不同处理土壤接种蚯蚓后N2O排放差异的假设模型[122]Fig.2 Hypothetical model for differences in N2O emissions from soils inoculated with earthworms in different treatments[122]

6 展望

尽管目前有众多研究证明了蚯蚓土壤碳氮循环关键过程的影响，但当前研究仍集中在“现象”研究上，对机理的研究仍不深入。未来有关蚯蚓对土壤生物地球化学循环影响应加强以下几方面研究。

6.1 建立定量模型评估蚯蚓对SOC的影响

目前有关蚯蚓对SOC储存的影响仍然存在争议。蚯蚓影响土壤有机质稳定或矿化的研究结果与目前其对土壤团聚体中碳分布的影响相矛盾[113]。蚯蚓对SOM稳定性和周转率的影响并没有被定量描述[123]。分子水平的研究可能揭示出更复杂的蚯蚓对土壤有机质的影响[124]。蚯蚓对SOC储存既有积极影响也存在负面影响[125]。然而，目前还不清楚蚯蚓可以保护SOM的含量有多大，速度有多快。尽管蚯蚓被认为是管理生态系统服务的潜在有用生物，但现有文献并没有对这一趋势进行量化。如何建立定量模型对蚯蚓作用下SOC稳定和矿化进行描述及分析，应在未来研究中予以关注。

6.2 加强系统研究，综合分析蚯蚓-微生物互作与土壤养分循环的关系

蚯蚓在改变土壤结构、加速养分循环和促进植物生长具有重要作用。地上与地下部分是一个相互作用的有机整体，其相互作用影响着土壤碳氮收支及碳氮循环过程。研究蚯蚓在土壤碳氮关键过程中的作用必须对地上和地下生态系统进行综合研究。目前有关蚯蚓-微生物相互作用对土壤养分循环的研究较少[126]。蚯蚓是促进真菌群落组成和结构变化的潜在驱动因素，尤其是可以促进与植物直接作用的菌根真菌结构的改变。另一方面，与许多细菌一样，腐生真菌是土壤生物地球化学的关键驱动力，但它们的作用在很大程度上被忽视，特别是对其蚯蚓的协同或拮抗作用关注较少。蚯蚓与微生物的相互作用及其对土壤养分循环的影响涉及代谢组学、微生物学、转录组学和生物化学等学科，需要多学科的共同努力。

6.3 在全球变化与人类活动背景下开展多因素、多水平研究

气温升高、大气CO2浓度和氮沉降的增加以及降水格局变化都是全球气候变化的重要特征。IPCC第五次大会上指出，预计到2100年全球气温将上升1.2 ℃～4.0 ℃[127]。气候变化对生物地球化学循环、生态系统以及地上地下生物相互作用影响显著。气候变化可以改变物种分布、种群动态以及栖息地，在全球范围内导致生物多样性的丧失[128]。例如增温能够影响土壤有机质的分解、土壤呼吸和元素矿化等过程，从而影响土壤碳库和氮库的稳定性。而农业生产、矿石开采、交通设施建设及放牧等人类活动影响生态环境进而影响土壤碳氮循环，例如化石燃料燃烧，增加了温室气体排放。因此，在全球变化背景下，应开展蚯蚓与温度、水分及氮沉降等其他驱动因子相互作用对土壤碳氮循环关键过程的研究。

6.4 综合应用同位素和分子生物学等研究手段，并结合室内模拟与野外试验

目前有关蚯蚓对土壤的碳氮循环的研究方法主要是进行室内模拟试验。但是，在控制实验条件方面，室内培养与野外实际情况相比相差较大，不可控因素较多。因此，未来研究中，应增加野外原位与室内培养相结合的试验方案，从而提高结果的科学性，深入且全面揭示有关蚯蚓对土壤碳氮循环关键生态过程的调控机制。全面了解蚯蚓及土壤微生物如何影响土壤碳氮循环，需要在多种生态系统中展开系统研究，比如农田、草地、湿地以及森林生态系统等，明确土壤动物与土壤微生物对环境变化的反馈机制。此外，开展多因子、多水平的长期跟踪控制试验，有助于确保试验结果的准确性和完整性。稳定同位素分析为揭示和量化土壤食物网中蚯蚓的营养关系提供了有力的研究工具，而分子技术则可以进一步了解蚯蚓与微生物之间的相互作用及其功能意义[129]。在机制研究中，应充分利用分子生物学与宏基因组学相结合的手段和方法，探究碳氮循环关键过程中的功能菌群和酶类的多样性变化。