两种草原类型下地表与地下土壤微生物组对生态恢复的响应差异：源于植物与土壤特性的异质性变化

本研究通过对比典型草原与荒漠草原在禁牧恢复下不同土层（0–10 cm与10–30 cm）微生物组的响应机制，揭示表层与亚表层土壤微生物多样性、群落结构及功能网络的差异及其驱动因素，为退化草原生态恢复的微生物调控机制提供理论依据。

　　

Highlight

禁牧显著提高了典型草原表层和荒漠草原两层土壤的真菌多样性，并改变了细菌（放线菌门Actinobacteria、变形菌门Proteobacteria）与真菌（担子菌门Basidiomycota、子囊菌门Ascomycota）的群落组成。典型草原中细菌与真菌群落均存在土层间差异，而荒漠草原仅细菌群落表现出土层分化。微生物共现网络稳定性与细菌群落结构（而非真菌）密切相关，且受土壤养分（如溶解性有机碳DOC、土壤有机碳SOC、总氮TN）的跨草原类型与土层调控。

Section snippets

Study sites and experimental design

本研究于2022年在内蒙古锡林浩特典型草原（43°33′52″N, 116°40′45″E）与西苏旗荒漠草原（42°16′38″N, 112°47′38″E）开展（图S1a）。两地属温带大陆性气候，2000–2022年平均气温分别为3.61°C与6.12°C，2022年实测平均气温为3.62°C与5.83°C（图S1b）。

Plant community and soil properties

禁牧显著提高了典型草原与荒漠草原的地上净初级生产力（ANPP）与地下净初级生产力（BNPP），并降低了根冠比（P < 0.05；图1a-f）。禁牧还通过增加优势物种ANPP改变了植物群落组成（P < 0.05；图1a-b）。

在典型草原中，多数土壤指标存在土层差异：表层土壤具有更高的BNPP、土壤含水量（SWC）、SOC、TN、DOC、β-葡萄糖苷酶（βG）、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）与碱性磷酸酶（AKP）活性，但pH较低。

Effects of grazing exclusion on the microbial diversity of surface and subsurface soil layers in typical steppe and desert steppe

土壤微生物多样性是维持与评估土壤健康的基础。高多样性赋予土壤群落更强的抗干扰能力（Beneduzi et al., 2019），而低多样性会影响有机底物分解与养分循环（Juarez et al., 2013）。本研究中，禁牧对微生物多样性的影响因草原类型与土层而异：典型草原表层细菌多样性高于亚表层，荒漠草原则相反；禁牧显著提升了典型草原表层与荒漠草原两层土壤的真菌多样性。

Conclusions

禁牧提高了与植物生长促进、养分获取或病原抑制相关的土壤微生物组比例与功能，降低了与植物病原性或生长抑制相关的微生物功能。典型草原表层与亚表层微生物组差异由细菌与真菌共同驱动，而荒漠草原仅由细菌主导。