成都生物所揭示道路边坡恢复土壤微生物多样性及影响机制

　　

 随着人类活动导致生物多样性和生态系统服务功能丧失的持续增加，人们加大了对退化生态系统恢复的努力。大型工程建设导致大量裸露边坡，极大地影响了土壤理化性质以及植物和土壤生物多样性。为逆转道路边坡生态系统的退化趋势，传统上人们倾向于采用植被恢复和土壤改良等手段，往往忽视了微生物在恢复过程中发挥的作用，而土壤微生物对于调节地上和地下的养分循环和维持生态系统稳定至关重要。我们对于这些传统恢复手段在不同植物配置模式下土壤微生物多样性和网络复杂性的长期影响仍缺乏深入了解，这正是导致生态系统恢复效果不佳的重要原因之一。 

 为此，中国科学院成都生物研究所地表过程与生态系统管理项目组博士王敏（已毕业）等人在庞学勇研究员指导下，研究了青藏高原东部不同道路边坡的草、灌-草、和乔-灌-草配置模式下土壤微生物恢复动态，结合植物和土壤性质，揭示了不同恢复阶段和不同植被类型下道路边坡生态恢复对土壤微生物多样性及网络复杂性的影响。结果表明，与采用不同植被类型相比，恢复时间对微生物多样性的影响更为显著。随着恢复的进行，微生物网络复杂性和真菌多样性增加，但细菌多样性下降，这表明微生物关键类群可能对网络复杂性有重要贡献。细菌网络复杂性增加的同时，网络模块数却在下降，这可能会影响微生物群落的稳定性。在不同的恢复阶段，不同的植被类型与对恢复敏感的微生物群落密切相关，其中，豆科植物和固氮植物（如 Albiziak alkora、Ginkgo biloba、Rhus chinensis、 Rhapis excels和 Rubia cordifolia ）在恢复5年后均表现出与关键微生物极强的相关性。这些关键类群包括Proteobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、Gemmatimonadota和Myxococcota等。我们还发现，细菌的α多样性与恢复时间、土壤pH、水分、有效磷、硝态氮以及植株高度密切相关，而真菌α多样性则主要受恢复时间的影响。综上所述，我们的研究结果表明可以通过调节土壤理化性质、环境因素、植被配置模式和优势物种管理特定关键微生物类群的丰度来引导生态恢复的轨迹。 

 相关研究结果以“Fungal, but not bacterial, diversity and network complexity promote network stability during roadside slope restoration”为题，在线发表于Science of The Total Environment。论文第一作者为成都生物研究所已毕业博士生王敏，通讯作者为庞学勇研究员。本研究得到国家自然科学基金、四川省科技项目和中科院重点部署项目联合资助。 

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　　图文摘要图 

　　研究区位置及采样设计 

　　不同植物配置模式下土壤细菌和真菌随时间关系 

　　细菌和真菌rsOTUs沿时间梯度共现网络 

　　不同恢复年限优势植物与其微生物直连节点的共现网络 

　　结构方程模型(NCSEM)显示了环境因素对前10位细菌rsOTUs的影响(A)，热图显示了环境因素与前4位真菌rsOTUs之间的Pearson相关性(B)， Partial Mantel测试显示了细菌和真菌多样性的环境驱动因素(C)