热带稀树草原树木与草本植物互作调控硝化作用的生态机制及其农业应用价值

本研究针对热带稀树草原生态系统中树木与草本植物对氮循环的交互影响，通过分析Lamto保护区四种生境土壤的硝化(NEA)、反硝化(DEA)活性及功能基因(amoA -AOA、nirS 等)，首次揭示树木通过促进氨氧化古菌(AOA)的硝化作用覆盖草本抑制效应，为"农业稀树草原化"系统设计提供理论依据。

　　

热带稀树草原作为覆盖全球20%陆地面积的重要生态系统，其独特的树木-草本共存模式长期困扰着生态学家：为何在贫瘠的铁铝土(ferralsols)上能维持高达6000 g m^?2
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的生产力？法国索邦大学等机构的研究团队在《Applied Soil Ecology》发表的研究，揭示了这一谜题的关键——氮循环的植物-微生物互作机制。

传统观点认为，非洲稀树草原草本（如Hyparrhenia diplandra
）通过分泌brachialactone等物质抑制硝化作用(NEA)，减少NO₃
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流失从而维持氮素。但最新发现表明，树木却显著刺激硝化，这种矛盾现象如何共存？研究团队创新性地在象牙海岸Lamto保护区设置四组对比样地（树丛内/外×草丛下/间），采用实时荧光定量PCR检测功能基因(amoA
-AOA/AOB、nirK/S
)，结合酶活性测定和土壤理化分析，首次系统解析了植物互作下的微生物驱动机制。

土壤化学特征显示，树丛下总氮含量显著提升27.0%，但草本抑制作用使NO₃
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含量无显著差异，暗示树木通过其他途径影响氮循环。

树木效应部分验证了假设：树丛下NEA活性达外部样地的2-3倍，且与amoA
-AOA基因丰度显著正相关，证实氨氧化古菌(AOA)是主要驱动者。意外的是，树丛下的草本根系未能维持预期的"中间态"抑制效果，表明树木刺激存在"覆盖效应"。

反硝化特征呈现更复杂格局：树丛间草丛的DEA活性和nirS
基因丰度最高，反映碳氮底物有效性（树丛提升）与草本抑制（草丛下减弱）的双重调控。

讨论与结论部分指出，该研究首次证实：1) 树木通过特异性激活AOA介导的硝化途径，突破草本抑制的"分子封锁"；2) 这种"覆盖效应"导致树草混合系统的NEA始终维持高位，这对设计"农业稀树草原化"(agrosavannery)系统具有颠覆性指导——只有当草本远离树木种植时，其硝化抑制功能才能充分发挥。研究为热带可持续农业提供了微生物-植物互作的新范式，被ANR资助的GainGrass项目列为关键理论基础。