成都生物所庞学勇团队在生态恢复中土壤核心微生物类群的挖掘获新进展
作者:李瑞轩
时间:2025-12-31
土壤微生物群落,尤其是作为共现网络枢纽的核心类群,对维持生态系统稳定性和多功能性具有重要作用。然而,在生态修复过程中,核心微生物类群的动态变化如何影响微生物群落稳定性及其与土壤功能恢复之间的直接联系,尚缺乏系统的野外实证证据。
针对这一科学问题,中国科学院成都生物研究所退化土壤生态功能恢复创新团队博士研究生李瑞轩在庞学勇研究员指导下,在受重大工程建设影响的高寒地区开展了为期四年的植被恢复实验。研究团队通过对裸地、三种植被恢复模式(草地、灌-草、乔-灌-草)以及未受干扰自然草地的土壤进行系统取样,整合了核心微生物类群的多维度鉴定(基于网络关键节点、生境特化种及共有扩增子序列变异)与土壤碳、氮、磷循环功能的量化分析,深入揭示了植被恢复下微生物群落的组装规律与功能响应机制。研究取得以下主要发现:(1)裸地土壤中存有一个结构简单、脆弱的微生物共现网络,主要由好氧细菌类群(如Ellin6067、Sphingomonas、Rhodanobacter)主导。(2)植被恢复后,微生物网络复杂性显著提升,真菌类群(如Humicola、Didymella)在网络中占据核心地位,微生物代谢策略由专性好氧转向兼性代谢,网络正相互作用显著增加。(3)恢复地块的微生物群落抵抗力和恢复力增强,Bray-Curtis相异性指数显著低于裸地。(4)核心微生物类群与土壤多功能性及碳氮循环功能呈显著负相关,表明在恢复早期,微生物资源可能优先用于构建稳定的互作网络,而非立即提升生态功能速率,体现出“结构先于功能”的恢复时序特征。该研究明确了核心微生物类群在生态恢复过程中重构土壤微生物网络、驱动系统稳定性与功能恢复的关键作用。建议将核心微生物的演替状态及网络拓扑属性纳入高寒生态恢复项目的监测评估体系,并通过优化植被配置促进有益微生物类群的定殖与更替,从而加速生态系统多功能性的长效恢复。
相关研究结果于近日以“Shifts in core taxa drive microbial community stability and soil multifunctionality during alpine ecological restoration”为题,发表于恢复生态学顶刊Journal of Applied Ecology上。成都生物研究所博士研究生李瑞轩为论文第一作者,庞学勇研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金,西藏自治区科技项目等联合资助。
原文链接:http://doi.org/10.1111/1365-2664.70262

图1 土壤微生物群落对不同植被配置的响应

图2 关键节点、关键类群及核心微生物的相对丰度

图3 核心微生物与环境因子的关系

图4 揭示生态修复中微生物核心网络重构过程的概念图