退化高山草甸恢复过程中土壤微生物群落稳定性的变化及其影响因素

《Rangeland Ecology & Management》：Changing Soil Microbial Community Stability and Its Influencing Factors During the Restoration of Degraded Alpine Meadow

青藏高原退化高寒草甸斑块自然恢复过程中，植被、土壤理化性质及微生物群落结构均呈现显著动态变化，地下生物量、土壤有机碳、铵态氮及酶活性与微生物多样性及稳定性呈正相关，真菌稳定性随恢复阶段波动，关键驱动因素为植被特征、土壤养分及酶活性。

　　在青藏高原的高寒草甸生态系统中，土壤微生物在维持生态系统的稳定性方面扮演着至关重要的角色。这一生态系统不仅是全球重要的生物多样性热点之一，还对全球气候调节、碳循环和水资源管理具有深远影响。然而，近年来由于全球变暖、干旱化、过度放牧和人类活动的影响，高寒草甸生态系统面临着不同程度的退化问题，其中裸斑（BP）是退化过程中最显著和明显的标志之一。研究这些裸斑在自然恢复和演替过程中的变化，不仅有助于理解生态系统退化的机制，也为草甸生态系统的管理和恢复策略提供了科学依据。

土壤微生物是陆地生态系统中最大的生物多样性之一，它们参与了关键的生态过程，如养分分解和循环、植物养分吸收以及土壤物理结构的形成。这些微生物与植物之间存在复杂的相互作用，这种相互作用不仅影响植物的生长和分布，还对整个生态系统的稳定性和恢复能力产生深远影响。研究表明，土壤微生物群落的稳定性和多样性是维持生态系统功能的重要因素，其中真菌和细菌的稳定性对生态系统具有显著贡献，但两者的作用机制和效果存在差异。真菌通常表现出更强的稳定化能力，而细菌则在维持生态系统稳定方面发挥着更大的作用。

在高寒草甸的自然退化过程中，裸斑的形成主要受到高原鼠类活动的影响。在没有鼠类干扰的情况下，裸斑最初会从健康的草甸（HM）演变为土壤表面的生物结皮（BS），随后逐渐转变为初生恢复斑块（IRP），这些斑块主要由一年生或多年生杂草主导。随着进一步的演替，植被会演变为中期恢复斑块，这些斑块由杂草和禾本科植物混合组成。经过更长时间的演替，植物群落会逐渐演变为长期恢复斑块（LRP），这些斑块的结构和功能逐渐接近健康的草甸生态系统，但仍然保留一定的差异。最终，LRP会发展为健康的草甸，主要由莎草科植物如*Kobresia* spp. 和*Carex* spp. 主导。整个演替过程通常需要超过30年的时间，表明草甸生态系统的恢复是一个缓慢而复杂的过程。

在裸斑的自然恢复和演替过程中，植被和土壤的特性以及微生物群落的变化是研究的重点。植被的特征包括地下生物量（BGB）、Simpson多样性指数和Shannon–Wiener指数，这些指标在恢复过程中呈现出显著的增加趋势。与此同时，土壤的物理特性、养分含量以及酶活性也在不断变化。例如，土壤含水量（SM）、土壤电导率（SE）、土壤有机碳（SOC）、土壤总氮（STN）以及铵态氮（NH??-N）含量在裸斑向健康草甸演替的过程中显著增加。此外，土壤中的碱性磷酸酶（AP）和亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性也有所提高，尽管增加幅度不如其他指标显著。这些变化反映了土壤质量的改善和生态系统功能的逐步恢复。

土壤微生物群落的组成和稳定性在裸斑的恢复过程中同样发生了显著变化。研究发现，随着裸斑的恢复时间延长，土壤细菌的组成和生态位宽度逐渐增加，同时土壤微生物网络的稳定性也得到提升。然而，土壤真菌的组成和稳定性则呈现出相反的趋势，随着恢复时间的延长，土壤真菌的多样性减少，其稳定性也有所下降。这一现象可能与真菌和细菌在生态系统中的不同生态功能有关。真菌更倾向于在稳定的环境中生长，而细菌则更适应快速变化的条件。因此，在裸斑的恢复过程中，细菌群落的稳定性可能更容易受到环境变化的影响，而真菌则表现出更强的耐受性。

研究还发现，土壤微生物群落的稳定性受到多种环境因素的影响，其中主要包括地下生物量（BGB）、土壤真菌的Shannon–Wiener指数、铵态氮含量以及土壤电导率。这些因素通过影响植被的特征、土壤养分含量、土壤酶活性以及微生物多样性，间接地影响了土壤微生物群落的稳定性。土壤物理特性如土壤含水量和土壤电导率在这一过程中起到了关键作用，它们不仅影响植物的生长和分布，还通过调节土壤养分和酶活性，对微生物群落的组成和稳定性产生深远影响。

此外，土壤微生物的多样性与结构对维持植物多样性、植物群落组成、生物量以及植物间的相互作用具有重要作用。通过植物-土壤反馈机制，土壤微生物的多样性成为影响植物种群和群落特征的主要驱动因素之一。因此，研究土壤微生物群落的恢复和演替过程，不仅有助于理解生态系统的退化机制，还能为生态系统的管理和恢复策略提供科学依据。

在青藏高原的高寒草甸生态系统中，裸斑的恢复和演替是一个复杂的过程，涉及植被、土壤和微生物的多重变化。这一过程不仅受到环境因素的影响，还受到生物因素的调节。研究这些变化的机制，有助于更好地理解生态系统的恢复能力以及其对环境变化的适应性。同时，这一研究也为生态保护和可持续发展提供了重要的理论支持和实践指导。