氮磷交互作用调控青藏高原高寒草甸土壤线虫群落丰度的机制研究

本研究针对工业革命以来大气氮(N)磷(P)沉降增加对陆地生态系统的深远影响，通过三年野外控制实验，揭示了N、P添加及其交互作用通过调节土壤pH值显著影响高寒草甸土壤线虫群落丰度（N+P处理使总丰度提升87.92%），阐明了养分互作在土壤微食物网中的关键作用，为预测全球变化下生态系统响应提供了pH介导的新机制。

　　

随着工业革命以来人类活动加剧，全球氮(N)和磷(P)沉降量分别激增至119 Tg N/yr和1.4倍历史水平，深刻改变了陆地生态系统的结构和功能。作为土壤微食物网的关键指示生物，土壤线虫通过调控物质循环和能量流动维持生态系统功能，但其对N、P协同输入的响应机制仍是未解之谜。尤其在全球最高海拔生态系统——青藏高原高寒草甸中，放牧压力与养分沉降的复合效应使土壤生物群落面临前所未有的挑战。

河南大学等机构的研究人员在《Global Ecology and Conservation》发表的研究，通过三年野外控制实验（N、P添加量均为10 g m^?2
yr^?1
），结合Baermann漏斗法线虫提取、结构方程模型(SEM)等技术，系统解析了养分互作对土壤线虫群落的调控机制。研究团队在海拔3410米的玛曲高寒草甸设立对照(CK)、单施N、单施P及N+P复合处理，监测了土壤理化性质、植物群落和线虫群落（分4个营养类群：食细菌类Ba、食真菌类Fu、植物寄生类PP、杂食/捕食类OP）的动态变化。

3.1 土壤特性
N添加使土壤温度降低0.82°C，硝酸盐氮(NO₃
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-N)提升60.49%，但降低微生物生物量氮(MBN)43.13%；P添加则使有效磷(AP)下降36.96%。关键发现是N-P交互作用逆转了N导致的土壤酸化：单施N使pH降低0.38单位，而N+P处理反使pH升高0.12单位。

3.2 植物群落
N添加使植物物种丰富度降低17.37%，但地上生物量增加60.67%，其中禾草生物量提升74.49%。P添加单独降低物种丰富度10.84%，而N-P交互显著改变地下生物量分配模式。

3.3 线虫群落响应
研究鉴定出63属线虫，以Ba（相对丰度54.12%）为主导。单施N使线虫总丰度增加36.76%（Ba提升72.63%），但OP类下降12.95%；单施P使总丰度增加12.17%。最显著的发现是N-P协同效应：在P添加背景下，N使总丰度激增87.92%，其中Ba、PP、Fu、OP分别提升119.71%、70.82%、20.66%和21.67%，完全逆转了单施N对PP（-39.50%）和OP（-34.78%）的抑制效应。非度量多维标度(NMDS)分析证实施肥处理显著改变群落结构。

3.4 驱动机制
SEM模型揭示N通过提升禾草生物量和调节pH间接影响线虫，而P主要通过pH途径发挥作用。土壤pH与PP丰度呈强正相关(r=0.5)，与有机碳(SOC)呈负相关，表明酸碱平衡是调控线虫群落的核心因子。

这项研究首次证实了高寒草甸土壤线虫群落对N-P交互作用的非线性响应：磷添加通过中和氮诱导的土壤酸化，解除对线虫的生理胁迫。这一发现挑战了传统认为氮沉降抑制草地线虫的观点，揭示了养分化学计量比（N:P）在调控土壤食物网中的核心地位。研究还发现OP类（K-策略者）对酸化敏感，而Ba类（r-策略者）能快速响应资源波动，这种功能群特异性响应将重塑土壤生态功能。

该成果为青藏高原生态管理提供了重要启示：未来大气沉降情景下，需综合考虑N-P协同效应，尤其关注pH敏感的捕食性线虫类群变化对养分循环的级联影响。研究建立的pH介导机制框架，为预测全球变化下高海拔生态系统稳定性提供了新视角。