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为探究苔藓结皮在不同退化程度亚热带喀斯特生态系统中的生态功能及响应机制，研究人员在 4 个喀斯特生态系统采样研究。结果显示苔藓结皮显著改善土壤理化性质等，且其影响随退化程度增强。该研究为喀斯特生态系统修复提供理论支持。
在地球的生态版图中，生物土壤结皮（biocrusts）犹如隐藏在地表的 “生态密码”，它们虽只占据着土壤最表层几毫米的空间，却在生态系统中发挥着至关重要的作用。生物土壤结皮是异养生物（如细菌、古菌、真菌）和光合自养生物（如苔藓、地衣、藻类、蓝细菌）与土壤颗粒紧密结合形成的特殊结构，广泛分布于全球陆地表面，覆盖面积达 12%。在干旱和半干旱地区，它们像忠诚的 “守护者”，调节着水分的运输和保持，守护着土壤免受风蚀和水蚀的侵害，还参与碳、氮、磷等元素的循环，默默为生态平衡贡献力量。
然而，当目光聚焦到亚热带喀斯特生态系统时，这片占地球表面积 15% 的独特区域，却面临着严峻的生态挑战。喀斯特地貌由水对可溶性岩石（主要是碳酸盐岩）的溶蚀作用形成，这里的生态系统极为脆弱。由于自身的脆弱性加上不合理的人类活动干扰，水土流失加剧，大量基岩裸露，土壤生产力急剧下降，土地逐渐走向石漠化。石漠化成为全球主要的生态难题之一，而中国南方喀斯特地区作为世界上最大的连片喀斯特区域，更是石漠化的重灾区。
在这片脆弱的土地上，苔藓结皮顽强地生长着，占据着重要的生态位。过去的研究虽已发现苔藓结皮在调节土壤氮素、影响土壤蒸发和温度等方面有一定作用，但这些研究大多局限于单一区域，无法全面揭示苔藓结皮在不同退化程度喀斯特生态系统中的生态功能及作用机制。为了填补这一知识空白，来自国内的研究人员开启了一项深入的探索之旅。
研究人员选取了贵州省的 4 个具有代表性的退化喀斯特生态系统作为研究区域，它们分别代表了不同程度的生态系统退化阶段。通过对苔藓结皮（moss crusts，0 - 1 cm）、结皮下土壤（sub - crusts，1 - 5 cm）、无结皮土壤（non crusts，0 - 1 cm）和地下无结皮土壤（sub - noncrusts，1 - 5 cm）进行采样分析，旨在探究苔藓结皮在不同退化程度喀斯特生态系统中的生态功能，以及其对退化过程响应的内在机制 。
研究人员采用了多种技术方法。首先是土壤样品采集技术，在选定的 4 个研究区域内，按照不同的土壤层次和结皮类型，精确采集土壤样本，以确保样本的代表性。然后运用土壤理化性质分析技术，对土壤中的有机碳（SOC）、总氮（TN）、碱解氮（AN）、速效钾（AK）等多种指标进行测定，以此了解土壤的基本化学组成和肥力状况。同时，采用酶活性检测技术，测定土壤中 N - 乙酰 - β - D - 葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）、β - 葡萄糖苷酶（BG）和蔗糖酶（SC）等多种酶的活性，探究苔藓结皮对土壤酶活性的影响。此外，还利用高通量测序技术对土壤细菌群落进行分析，揭示苔藓结皮对细菌群落结构和多样性的作用 。
苔藓结皮对土壤理化性质和酶活性的影响
研究发现，在所有采样点，与无结皮土壤相比，苔藓结皮显著改善了表层土壤的理化性质。苔藓结皮土壤中的 SOC、TN、AN、AK、粉粒 + 粘粒含量、湿筛团聚体平均重量直径（MWD - Fw）、干筛团聚体平均重量直径（MWD - Sw），以及 LAP、NAG、BG 和 SC 等指标均显著高于无结皮土壤，而砂粒含量则明显低于无结皮土壤。这表明苔藓结皮能够有效促进土壤团聚体的稳定性，增加土壤养分含量，提升土壤酶活性，进而改善土壤质量 。
苔藓结皮对土壤细菌群落的影响
苔藓结皮对土壤细菌群落的影响因环境而异。在弱碱性（HJ 和 KD）和近中性（YT）的喀斯特环境中，苔藓结皮显著提高了土壤细菌群落的物种丰富度，但在 pH 较低（5.35 - 6.08）的 HF 区域，这种促进作用并不明显。这说明苔藓结皮与细菌物种丰富度之间的关系在不同酸碱度环境下存在差异，在弱碱性和近中性环境中更为紧密 。
苔藓结皮对土壤细菌网络结构的影响
除了在 HF 区域外，苔藓结皮在其他研究区域均显著增强了土壤细菌网络的稳定性和复杂性。随着生态系统退化程度的加剧，苔藓结皮对土壤总氮、平均重量直径和蔗糖酶等土壤性质以及细菌网络结构的影响逐渐增强，土壤细菌类群之间的相互作用也更趋于合作关系。这意味着在退化程度较高的喀斯特生态系统中，苔藓结皮对维持土壤生态系统的稳定和功能发挥着更为关键的作用 。
综合来看，该研究验证了研究团队之前关于苔藓结皮改善土壤养分和微生物多样性的结论，并且进一步揭示了苔藓结皮在不同退化程度喀斯特生态系统中的生态功能及响应机制。研究结果表明，苔藓结皮在不同退化程度的喀斯特生态系统中，均能显著改善土壤理化性质，增强土壤团聚体稳定性和酶活性，对土壤细菌群落结构和网络稳定性也有重要影响，且其生态功能随着生态系统退化程度的增加而增强。这项研究成果发表在《CATENA》上，为退化喀斯特生态系统的修复、保护和可持续管理提供了重要的理论依据，也为深入理解生物结皮及其生态功能对全球气候变化的响应提供了参考，有助于科研人员进一步探索生态系统修复和保护的有效策略，在全球生态保护领域具有重要的科学价值和实践意义。
