宿主苔藓身份主导退化喀斯特生态系统中固氮作用及蓝藻关联机制研究

本研究针对氮素严重匮乏的退化喀斯特生态系统，首次揭示了苔藓-蓝藻共生体系的固氮贡献。研究人员通过量化四种优势苔藓在不同退化梯度与海拔下的蓝藻组成、生物量（藻蓝蛋白）和固氮酶活性（乙炔还原法），发现宿主苔藓种类是调控蓝藻生物量与氮酶活性的关键因素，其物种特异性性状（如营养化学计量）通过氮、最大持水量、磷等正驱动因子调控固氮过程，而微气候中紫外线与光照呈负驱动、气温呈正驱动。该研究为脆弱生境的氮素可持续输入提供了重要理论依据。

　　

在氮素匮乏的退化喀斯特生态系统中，苔藓与其体内共生蓝藻的联合固氮作用为系统提供了重要的氮源输入，然而这一过程在此类脆弱生境中尚未被深入研究。本研究旨在阐明宿主苔藓的身份特征以及微环境条件如何调控退化喀斯特系统中的氮气固定以及与之相关的蓝藻生物量。

研究人员选取了四种优势的岩生苔藓物种，跨越五个生态退化等级和三个海拔梯度，对其体内共生蓝藻的群落组成、生物量（通过藻蓝蛋白含量表征）以及固氮酶活性（采用乙炔还原法测定）进行了定量分析。此外，研究还深入探讨并比较了影响这两个关键变量的主要驱动因素，包括微气候条件、苔藓自身性状以及宿主物种身份。

研究结果显示，氮气固定速率在低海拔样带和轻度石漠化区域达到峰值。值得注意的是，苔藓体内共生蓝藻的生物量与其固氮酶活性之间并未发现显著相关性。宿主苔藓的物种身份被证明是决定退化喀斯特生态系统中共生蓝藻生物量和固氮酶活性的最重要因素。进一步分析表明，苔藓组织中的氮含量、最大持水能力以及磷含量是蓝藻生物量的主要正向驱动因子；而钼和磷则是固氮酶活性的主要正向驱动因子。微气候条件对固氮活性具有显著调节作用：紫外线辐射和光照强度表现为负驱动因子，而气温则显示出比湿度更强的正向促进作用。

综上所述，宿主苔藓的物种身份是通过其物种特异性性状（如营养元素化学计量比）来调控退化喀斯特生态系统氮气固定的主要因素。这一发现揭示了一个此前被忽视的、对于维持这些脆弱生境氮素输入至关重要的生物氮源。