灌木驱动下高寒草地土壤多功能性的降水梯度响应机制：基于α与β尺度的微生物组解析

这篇研究揭示了灌木扩张通过改变土壤微环境（湿度/pH）和微生物β多样性，在降水梯度（502-739 mm）上对高寒草地土壤多功能性（α/β-EMF）的差异化调控机制。创新性发现灌木对α-EMF的促进作用仅存在于极端降水条件，而β-EMF的响应则呈现土壤深度依赖性（0-45 cm），为气候变化下灌丛化草地的生态管理提供了多尺度理论依据。

　　

Highlight

研究发现灌木（p=0.012）、土壤深度（p<0.001）和降水（p<0.001）对α/β-多功能性(EMF)具有显著影响。α/β-EMF随土壤深度增加显著降低，并沿降水梯度呈单峰分布（图1a）。灌木与降水的交互作用在表层土壤（0-15 cm）显著提升α-EMF（711 mm: p=0.017; 739 mm: p=0.023），而在深层（30-45 cm）则通过微生物β多样性调控β-EMF（502/739 mm站点显著降低）。

Mechanisms of shrub effects on α-multifunctionality

土壤深度增加直接负向影响α-EMF（图5a,b），这与资源输入的垂直递减有关。有趣的是，降水梯度上α-EMF的"驼峰曲线"揭示了水分胁迫的双重效应：中等降水（544 mm）促进功能最大化，而极端降水（<502或>739 mm）下灌木通过改善微环境（土壤湿度+38.2%，pH波动降低）发挥"生态工程师"作用。微生物α多样性（Shannon指数r=0.72）和酶活性是核心驱动因子。

Conclusions

本研究首次系统阐明了灌木扩张通过"土壤湿度-pH-微生物β多样性"级联效应（图7），在降水梯度上对EMF的多尺度（α/β）调控。深层土壤（30-45 cm）中灌木通过"磷泵"效应和根系水力提升改变功能空间异质性，而极端降水条件下表层土壤的"伞护效应"凸显了灌木作为生态系统稳定器的关键角色。这些发现为预测气候变化下高寒草地功能演变提供了新视角。