庞学勇团队解析了边坡生态恢复中植物群落配置招募土壤微生物机制
来源:生态环境修复中心
作者:李瑞轩,王敏(庞学勇)
时间:2025-01-14
在全球气候变化和人类活动的双重影响下,高寒森林和草地生态系统面临着严重的退化问题。高寒生态系统退化不仅影响当地的生物多样性,还威胁到土壤的多功能性,进而影响整个生态系统的健康。尽管乡土植物配置通过对微生物招募是裸露边坡修复的一种有效方式,能够给土壤微生物提供大量的资源,但其对土壤微生物资源限制的影响尚未得到充分研究。微生物在土壤多功能性恢复中扮演着关键角色,而碳、氮、磷等资源的可用性往往是这一过程的限制因素。因此,探讨不同植被配置是否能有效缓解高寒受损边坡生态修复中微生物资源限制,成为了当前研究领域的一个重要问题。
针对上述问题,中国科学院成都生物研究所庞学勇研究员团队,聚焦于受工程活动影响的裸露边坡,旨在通过不同的物种配置招募微生物来改善土壤资源可用性和多功能性,采用高通量测序和酶化学计量学等方法,分析了微生物群落组成与网络结构,并评估了资源限制情况。研究发现:(1)随着海拔的增加,细菌的α多样性降低,而真菌的α多样性升高,导致微生物网络结构的复杂性增加,但是稳定性下降。在海拔较低区域,草本模式恢复为主的地下微生物采用R策略,而“草本+灌木”和“草本+灌木+乔木”模式恢复的地下微生物采用K策略。(2)尽管单一草种恢复在一定程度上提高了土壤资源,但微生物群落多样性和结构均没有明显改善,原因是微生物主要采用了应激耐受策略,即修复受损细胞而非促进细胞生长,表明微生物的生长和代谢仅得到了有限的增强,微生物资源限制仍然存在,尤其是磷的限制。本研究的创新意义在于揭示了单一草种恢复对高寒生态系统微生物资源限制的微弱影响,强调了单纯依赖草种恢复来修复受损高寒生态系统具有挑战性。这一发现不仅丰富了我们对高寒生态系统恢复机制的理解,也为未来的生态恢复实践提供了重要的科学依据。
上述研究结果分别以“Altitudinal decline of vegetation restoration effects on soil microbial communities on high-altitude roadside slops: Environmental drivers and management implications”和“Challenges in alpine meadow recovery: The minor effect of grass restoration on microbial resource limitation”为题发表在Science of the Total Environment和Journal of Environmental Management期刊上,成都生物所已毕业博士王敏(现就职于海南大学)和博士生李瑞轩为论文第一作者,庞学勇研究员为论文通讯作者,研究得到了国家自然科学基金和四川省自然科学基金联合资助。
原文连接:
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177424
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.124086
图1沿着海拔梯度的采样地点
图2三种不同植被配置模式的土壤细菌和真菌群落的alpha多样性和PCoA分布
图3单一草种恢复过程中土壤酶活性(a-d)、酶的化学计量学(e)和微生物生命史策略(f)变化
图4当微生物处于抗胁迫策略时,单一草种恢复对土壤微生物资源限制的影响