人工修复提高了退化沙质草地土壤微生物共现网络的复杂性，以及微生物群落对环境变化的抵抗力

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Artificial restoration improved the complexity of the soil microbial co-occurrence network and the resistance of microbial communities to environmental changes in degraded sandy grassland

人工恢复显著提升退化沙地草场植被多样性、土壤养分及微生物群落抗性，恢复时长是关键驱动因素。

　　### 沙地退化草地人工修复对植物和土壤的影响

人工修复在退化草地生态恢复中扮演着关键角色，这一过程能够显著改善植物群落特征和土壤养分水平。在本研究中，通过五个不同的处理类型（自然草地、退化草地、短期修复、中期修复和长期修复），我们系统地分析了退化沙地草地在不同修复阶段中地上植被、土壤特性以及微生物共现网络和群落抗性变化的动态过程。研究发现，人工修复显著提高了植物的多样性，并促进了土壤养分含量的提升。随着修复时间的延长，细菌和真菌群落的组成相似性逐渐向自然草地靠拢，表明人工修复有助于重建稳定、健康的土壤微生物系统。

在植物群落方面，人工修复对植物的生物量、密度和覆盖度产生了显著影响。在短期和中期修复阶段，这些指标都出现了明显上升，而在长期修复阶段，植物群落的多样性达到自然草地的水平。这种变化模式可能与植物对新环境的适应过程有关。例如，在修复初期，由于植物尚未完全适应新的环境条件，其生长和繁殖受到一定限制，导致地上生物量较低。随着修复时间的推移，土壤养分逐渐恢复，植物群落的结构和功能也随之改善，从而提高生物量和覆盖度。此外，修复过程中形成的植被多样性可以促进土壤微生物群落的恢复，为微生物提供更多的生态位，进而增强其对环境变化的适应能力。

在土壤特性方面，人工修复显著改善了土壤的物理和化学性质，尤其是在氮、磷、钾和有机质含量方面。这些土壤指标的改善不仅有助于植物的生长，也为土壤微生物提供了更适宜的生存环境。土壤有机质的增加可能源于植物根系分泌物和有机物输入的增加，这进一步促进了土壤养分的积累和循环。在长期修复过程中，土壤有机质可能逐渐转化为更稳定的形态，如与矿物质结合，从而在土壤中长期保留，提高其总含量。这些变化表明，人工修复不仅能够改善土壤质量，还能够通过促进土壤物质循环，提高土壤的生产力和稳定性。

此外，研究还发现，不同土壤深度之间的养分含量变化较小，这可能与沙地土壤的渗透性和养分迁移有关。由于沙地土壤的渗透性较强，水分和溶解性养分能够从表层迁移至深层，使得不同深度的土壤养分分布趋于均匀。同时，植物根系的分布也影响了土壤养分的分布格局。在修复过程中，植物根系逐渐向下扩展，使得深层土壤也能够获得更多的有机质输入，从而促进土壤养分的均匀分布。

### 人工修复对土壤微生物群落组成和多样性的变化

土壤微生物群落的组成和多样性是评估草地恢复效果的重要指标。本研究发现，人工修复显著增加了土壤细菌的多样性，并且在不同修复阶段，细菌和真菌群落的组成相似性逐渐向自然草地靠拢。在短期修复阶段，细菌群落的多样性虽然有所提升，但仍然与自然草地存在一定的差异。随着修复时间的延长，中期和长期修复的细菌群落逐渐接近自然草地的组成，表明修复过程能够有效促进细菌群落的恢复和稳定。

真菌群落的多样性变化则较为有限，主要原因是真菌在生态位、繁殖方式和物质分解路径等方面与细菌存在显著差异。真菌作为K策略生物，其生长和繁殖速度较慢，对环境变化的响应也相对较弱。因此，即使在人工修复的背景下，真菌群落的组成变化仍然较为缓慢。然而，人工修复能够改善土壤环境，为真菌提供更多的生存条件，从而提高其多样性。这种变化可能与土壤养分的改善和土壤结构的优化有关。

此外，研究还发现，人工修复显著提高了微生物群落的抗性。微生物抗性是指群落在面对环境变化时的适应能力，这与微生物群落的组成、结构和功能密切相关。在人工修复过程中，随着土壤养分的改善和植物多样性的增加，微生物群落的抗性得到了显著增强。这表明，人工修复不仅能够改善土壤环境，还能够通过促进微生物群落的多样性，提高其对环境变化的耐受性。

微生物抗性的提升主要体现在以下几个方面：首先，人工修复增加了微生物群落的平均耐受宽度（CMTB），表明微生物能够适应更广泛的环境条件。其次，人工修复降低了微生物群落的平均响应异步性（CMRA），说明微生物在面对环境变化时的响应更加同步，减少了个体间的差异。最后，人工修复显著提高了微生物群落的抗性潜力，表明微生物在面对环境变化时具有更强的适应能力。

### 人工修复对微生物共现网络的影响

微生物共现网络是研究微生物群落相互作用的重要工具，它能够反映微生物之间的协同和竞争关系。本研究发现，人工修复显著改变了微生物共现网络的复杂性和模块性。在修复初期，微生物共现网络的模块性较高，表明微生物之间的相互作用较为分散。然而，随着修复时间的延长，模块性逐渐降低，网络的复杂性增加，微生物之间的相互作用变得更加紧密和协调。

这种变化模式与生态系统的恢复过程密切相关。在退化草地中，由于土壤养分不足和环境压力较大，微生物之间的竞争关系较为显著，导致共现网络的模块性较高。然而，随着人工修复的进行，土壤养分逐渐恢复，微生物之间的协同关系增强，共现网络的复杂性也随之提高。这表明，人工修复能够促进微生物群落的协同作用，提高其对环境变化的适应能力。

此外，研究还发现，不同修复阶段的微生物共现网络的拓扑结构存在显著差异。例如，在中期修复阶段，微生物共现网络的正相关连接比例达到最高，表明微生物之间的协同关系增强。而在长期修复阶段，负相关连接比例逐渐增加，说明微生物之间的竞争关系也在增强。这种变化可能与微生物群落的组成变化有关，即随着修复时间的延长，某些微生物逐渐占据主导地位，形成更紧密的相互作用网络。

### 人工修复对微生物抗性的影响

微生物抗性是评估生态系统稳定性的重要指标，它反映了微生物群落在面对环境变化时的适应能力。本研究发现，人工修复显著提高了微生物群落的抗性，尤其是在长期修复阶段。这表明，随着修复时间的延长，土壤环境的改善和植物多样性的增加能够有效提高微生物群落的抗性。

微生物抗性的提升主要体现在以下几个方面：首先，人工修复增加了微生物群落的平均耐受宽度（CMTB），表明微生物能够适应更广泛的环境条件。其次，人工修复降低了微生物群落的平均响应异步性（CMRA），说明微生物在面对环境变化时的响应更加同步，减少了个体间的差异。最后，人工修复显著提高了微生物群落的抗性潜力，表明微生物在面对环境变化时具有更强的适应能力。

微生物抗性的提升可能与土壤环境的改善和植物多样性的增加有关。在人工修复过程中，土壤养分的改善为微生物提供了更适宜的生存环境，促进了其多样性的增加。同时，植物多样性的增加也能够促进微生物群落的协同作用，提高其对环境变化的适应能力。此外，微生物群落的组成变化也可能影响其抗性。例如，在长期修复阶段，某些微生物逐渐占据主导地位，形成更紧密的相互作用网络，从而提高其抗性。

### 结论与展望

本研究通过分析人工修复对退化沙地草地植物群落、土壤特性、微生物群落组成、共现网络和抗性的影响，揭示了人工修复在生态恢复中的重要作用。研究结果表明，人工修复能够显著提高植物多样性、土壤养分含量和微生物群落的抗性，同时促进微生物共现网络的复杂性和稳定性。这些变化不仅有助于退化草地的恢复，还能够提高其生态系统的稳定性和功能。

然而，本研究也发现，微生物群落的恢复和稳定需要一定的时间。例如，真菌群落的恢复速度较慢，其组成变化在短期内可能不显著。因此，未来的研究需要关注更长的修复时间序列，以更全面地了解微生物群落恢复的动态过程。此外，研究还表明，土壤特性在微生物抗性中扮演着关键角色，而非微生物多样性。这可能是因为土壤特性提供了更基础的生态支持，使得微生物群落即使在低多样性的情况下，也能够维持较高的抗性。

综上所述，人工修复不仅能够改善退化草地的地上植被和土壤质量，还能够通过促进微生物群落的恢复和稳定，提高其对环境变化的适应能力。这些发现为未来退化草地的修复工作提供了重要的科学依据和指导。通过优化修复措施和延长修复时间，可以更有效地促进草地生态系统的恢复，提高其稳定性和功能。未来的研究应进一步探讨修复时间、土壤特性和微生物多样性之间的相互作用，以更全面地理解人工修复对草地生态系统的影响。