青藏高原沼泽草甸细菌与产甲烷菌对氮磷短期添加的差异化响应模式及其碳氮耦合意义

本研究通过多水平氮(N: 0-15 g N m-2 yr-1)、磷(P: 0-15 g P m-2 yr-1)添加实验，揭示冻土退化背景下青藏高原沼泽草甸土壤微生物的层级响应机制。研究发现：(1)氮添加降低细菌α多样性(Shannon指数下降0.58±0.29)但提升产甲烷菌多样性(增加1.05±0.12)，磷呈现类似趋势；(2)氮促进土层间细菌群落同质化(PCoA解释度46.23%)，磷则加剧分异；(3)营养输入增强微生物共现网络复杂性(细菌网络边数增加32.03%)，结构方程模型(SEM)显示该过程主要受铵态氮/硝态氮驱动。

　　

Highlight

这项受控短期氮(N)磷(P)添加实验揭示：在强烈解冻期的低温和冻融循环共同作用下，表层土壤微生物丰度和多样性相较于下层表现出显著差异，对营养变化展现出高度敏感性。具体而言，氮添加显著降低细菌多样性及丰度，暗示群落向耐氮菌种转变；而磷输入则通过缓解磷限制激活特定功能类群。

Mechanisms of soil microbial response to N and P addition

本研究阐明高山沼泽草甸微生物(细菌与产甲烷菌)群落对短期氮磷添加表现出显著的营养特异性响应。氮输入通过刺激嗜氮细菌(如变形菌门Proteobacteria)扩张引发细菌α多样性下降，而产甲烷菌丰度则因甲烷生成途径(mcrA基因)激活而增加。磷添加通过改变土壤C:P化学计量比(Δ+15%)重构生态位分配，驱动群落结构分异。

Conclusion

研究证实：(1)细菌群落结构可塑性显著高于产甲烷菌(PCoA解释方差相差12.71%)；(2)氮磷共添加产生超叠加效应，使细菌共现网络边数增幅(32.03%)超越单一处理；(3)土壤铵态氮(NH₄⁺)/硝态氮(NO₃^-)动态是调控微生物响应的核心环境因子。这些发现为理解冻土退化背景下碳-氮耦合过程提供了新的微生物视角。