科研進(jìn)展
西北高原所研究揭示演替過程和養(yǎng)分添加對生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響
高寒沙區(qū)與高寒草地生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱，其生物多樣性和生態(tài)功能對氣候變化與人為干擾高度敏感。在高寒沙區(qū)，人工植被恢復(fù)（如檸條種植）是改善土壤質(zhì)量、防風(fēng)固沙和提升水分保持能力的關(guān)鍵措施，但人工植被如何通過土壤微生物群落調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)多功能性仍不明確。
中國科學(xué)院西北高原生物研究所高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)近自然修復(fù)與功能提升研究團(tuán)隊研究基于不同恢復(fù)年限（0-50年）的檸條人工林，揭示了土壤和根際微生物群落對土壤多功能性的驅(qū)動機(jī)制。結(jié)果顯示，隨著恢復(fù)年限增加，尤其恢復(fù)至35年與50年時，土壤多功能性顯著提升；細(xì)菌OTU豐富度與土壤多功能性呈顯著正相關(guān)，而多樣性如Shannon和Pielou指數(shù)表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)；真菌豐富度（OTU、Chao1）均與多功能性強(qiáng)正相關(guān)。結(jié)構(gòu)方程模型表明，土壤因子對多功能性具有直接負(fù)向影響，根際細(xì)菌群落組成的變化是重要間接調(diào)節(jié)路徑。類似地，在三江源地區(qū)高寒草地中，由于近21%的草地已出現(xiàn)輕度退化，若缺乏修復(fù)措施，極可能在氣候變化與放牧壓力下進(jìn)一步演變?yōu)椤昂谕翞?。在這一背景下，氮素添加作為最常見的草地修復(fù)措施，能夠在短期內(nèi)緩解氮限制、提高生產(chǎn)力。然而，隨著氮素添加持續(xù)時間的增加，草地生態(tài)系統(tǒng)往往出現(xiàn)土壤酸化、植物多樣性下降等負(fù)面效應(yīng)。結(jié)果表明，氮素添加的生態(tài)效應(yīng)取決于持續(xù)時間，以及氮素水平和類型；長期添加氮素會通過促進(jìn)禾本科植物生長并抑制非優(yōu)勢物種的生長，從而降低物種多樣性；氮添加通過物種更替改變生物多樣性和多功能性關(guān)系。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了在脆弱生態(tài)系統(tǒng)管理中，應(yīng)關(guān)注演替進(jìn)程與外源干擾對群落組成和功能維持的雙重影響，從而為制定更精細(xì)化、長期有效的生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)管理策略提供科學(xué)依據(jù)。
研究結(jié)果以?Regulatory effects of soil factors and rhizosphere bacterial community composition on soil multifunctionality in Caragana korshinskii artificial plantations?為題發(fā)表在?Plant and soil（中國科學(xué)院二區(qū)Top），以?Long-term nitrogen addition of different types and levels altered the relationship between species diversity and ecosystem multifunctionality in alpine grasslands?為題發(fā)表在?Soil ecology letters（中國科學(xué)院二區(qū)）。西北高原所博士研究生史正晨和蘇洪燁為共同第1作者，周華坤研究員為通訊作者。該研究分別得到國家自然科學(xué)聯(lián)合基金（U21A20186，U21A2021），青海省重點研發(fā)與轉(zhuǎn)化（2024-HZ-810）等項目的共同資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11104-025-07947-w
https://doi.org/10.1007/s42832-026-0382-y?
圖1 不同恢復(fù)年限的檸條（Caragana korshinskii）人工林下，恢復(fù)年限、土壤因子以及土壤和根際微生物群落特征對土壤多功能性的影響
圖2 分段式結(jié)構(gòu)方程模型展示了各變量對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響（A 長期氮添加，B 短期氮添加）
