《Journal of Environmental Management》：Native plant effects on soil multifunctionality are mediated by microbial network reorganization in a subalpine spoil dump
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•微生物多样性变化有限，但共现网络显著简化。•本地植物根际增强了土壤多功能性，尤其是碳氮循环。•植物诱导的微生物网络重组驱动了高原排土场的多功能性。•基于性状筛选本地物种是恢复高寒受干扰生态系统的关键。引言恢复严重退化的生态系统是全球面临的一项重大挑战，尤其是在受工程活动干扰
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微生物多样性变化有限，但共现网络显著简化。
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本地植物根际增强了土壤多功能性，尤其是碳氮循环。
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植物诱导的微生物网络重组驱动了高原排土场的多功能性。
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基于性状筛选本地物种是恢复高寒受干扰生态系统的关键。
引言
恢复严重退化的生态系统是全球面临的一项重大挑战，尤其是在受工程活动干扰的区域（Ai等人，2020；Bizuti等人，2022）。排土场是高度退化的人为生态系统，其特征为土壤结构差、养分缺乏和微生物活性低，易遭受土壤侵蚀和滑坡（Bizuti等人，2022；Li等人，2024；Wu等人，2018）。排土场恢复的首要目标是快速建立植物群落以增强土壤稳定性并减少地表径流。传统做法通常依赖少数生长迅速的植物种类，如披碱草（Elymus sibiricus）和多年生黑麦草（Lolium perenne）（Ai等人，2020）。然而，引入外来物种可能通过进一步退化这些脆弱生态系统而带来生态风险。此外，由于植物生长受限和植被结构简单，恢复效果往往不及预期，尤其是在高原气候带的恶劣环境中。因此，亟需确定适合在排土场上进行植被恢复的本地植物物种，以提高生态系统的稳定性和恢复力。
土壤多功能性反映了土壤同时维持多种关键过程的能力，如碳封存和养分循环（Bin等人，2025；Huang等人，2026）。在生态恢复领域，土壤多功能性的恢复不仅是评价恢复效果的目标，更是重建自维持生态系统的基本前提（Delgado-Baquerizo等人，2016；Hu等人，2021b；Luo等人，2023）。例如，青藏高原退化的高寒草甸表现出土壤多功能性显著下降，表现为土壤板结、养分流失和植被覆盖度降低（Wu等人，2023）。相反，在腾格里沙漠，土壤多功能性沿着54年的恢复时间序列逐渐增加，这被归因于根际真菌多样性的增加（Manan等人，2025）。
土壤微生物通过参与关键的生物地球化学循环（如凋落物分解）在维持土壤多功能性中发挥着至关重要的作用（Bi等人，2020；Delgado-Baquerizo等人，2016；Han等人，2025；Huang等人，2024）。大量研究报告表明，土壤多功能性与微生物特征之间存在紧密联系，包括多样性、群落组成和网络模式（Jin等人，2024；Pan等人，2024；Zhang等人，2024）。例如，在高寒草甸中，微生物网络复杂度与土壤多功能性呈正相关（Zhang等人，2024），但在温带草原中呈负相关（Zhai等人，2024）。此外，土壤非生物因素可通过调节微生物组成和活性来改变土壤多功能性（Bizuti等人，2022；Xu等人，2024；Zhou等人，2024）。例如，土壤pH值通过影响凋落物分解和养分限制驱动了弃耕地的生态系统多功能性恢复（Zheng等人，2023）。总体而言，由于地下生态过程更加复杂且隐蔽，与地上部恢复相比，我们对地下生态系统恢复的理解仍然有限（Bizuti等人，2022；Perring等人，2015）。
此外，植物在生态恢复过程中通过植物-土壤-微生物相互作用在恢复土壤多功能性方面发挥着关键作用（Han等人，2025；Li等人，2024；Zheng等人，2023）。具有不同功能性状和生活型的植物主要通过提供不同质量和数量的有机质来控制土壤功能（Maestre等人，2012；Zhang等人，2019）。例如，根系化学性状（如组织碳氮比和分泌物组成）调节有机输入的化学计量质量和调节微生物分解过程（Poirier等人，2024），而根系生理性状（如根系呼吸速率和周转率）则控制碳和养分向根际释放的时间动态（Zhu等人，2021）。
这些输入不仅改善了土壤理化性质，还塑造了土壤微生物群落及其功能，尤其是在根际区域（Huang等人，2023a；Li等人，2024）。根际是植物根系与周围土壤和微生物相互作用的关键区域（Chen等人，2018；Guo等人，2025）。活的根系向根际分泌多种化合物（如氨基酸、多糖、有机酸和酶），显著影响土壤特性和微生物过程，从而控制土壤多功能性（Wang等人，2020；Wu等人，2025；Xun等人，2024）。例如，根系分泌物可通过酸化根际或螯合金属阳离子来活化土壤中难利用的养分（Zhu等人，2021）。此外，在排土场恢复过程中，根际对土壤功能的影响可以是正向的、负向的或中性的，这主要取决于植物物种、初始土壤条件和气候背景（Jiang等人，2022；Li等人，2022；Wang等人，2023；Wu等人，2025）。然而，关于单种植物物种对土壤多功能性影响的相当多研究集中在自然和轻微干扰的生态系统上，亟需深入而全面地了解在退化环境中植物-土壤-微生物相互作用如何影响土壤多功能性。
本研究在青藏高原交通建设形成的排土场进行了田间试验，重点关注三种本地物种（A. dubia、P. nepalensis和R. nepalensis）和一种常用于恢复的物种（M. suaveolens）。我们的目的是评估这些目标物种在高海拔排土场恢复土壤微生物特性和多功能性方面的有效性。我们提出以下假设：1）由于生活型的差异，本地物种在增强特定土壤微生物特性和多功能性方面的能力存在差异；2）植物诱导的微生物特性变化驱动了土壤多功能性的变异。
摘要片段
研究地点与实验设计
本研究在位于四川省康定市（29.99°N，101.87°E，海拔3260米）的排土场进行，位于青藏高原东部（图S1）。该地区属于高原气候，特征为太阳辐射强烈、昼夜温差大以及雪冰期长。年均温度为4.9°C，年均降水量为965.89毫米，其中60-85%的降水集中在5月至9月。该地区的自然植被为
植物功能性状
在包括平均细根直径、根系比长（SRL）、地下生物量、细根生物量和生物量分配在内的植物性状中观察到显著的种间差异（表1）。具体而言，A. dubia的细根生物量最高（1.52 ± 0.10 g/株），细根与粗根生物量之比也最高（1.65 ± 0.43）。P. nepalensis的细根直径最大（0.62 ± 0.04 mm），丛枝菌根菌定殖率最高（17.23 ± 3.79%），但
根际微生物多样性变化有限但网络简化
我们发现，土壤微生物α多样性和β多样性没有发生显著变化，除细菌Shannon指数和Pielou指数外（表S1和图1），这与先前排土场恢复研究的结果不一致（Wu等人，2018；You等人，2018）。这种差异可能归因于无结构土壤条件以及观测期间有限的恢复效果。通常，引入植物可以通过不同的地下过程招募特定微生物群落
结论
本研究探讨了本地植物物种如何影响青藏高原工程干扰区根际土壤多功能性及其潜在机制。经过两个生长季后，植物与块状土壤相比显著简化了微生物网络复杂度，但对细菌和真菌多样性的影响有限。根际效应显著提高了大部分活性养分含量和酶活性，增强了土壤碳氮循环功能，并且
CRediT作者贡献声明
黄龙（Long Huang）：撰写——初稿、可视化、方法论、调查研究、基金获取。包伟凯（Weikai Bao）：撰写——审阅与编辑、监督、基金获取、概念化。魏丹丹（Dandan Wei）：撰写——审阅与编辑、方法论、调查研究。熊文军（Wenjun Xiong）：撰写——审阅与编辑、可视化、方法论。李芳岚（Fanglan Li）：撰写——审阅与编辑、监督、基金获取、概念化。胡斌（Bin Hu）：撰写——审阅与编辑、调查研究、基金获取。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
感谢张秀龙、马少伟和唐媛媛对田间实验的协助。本研究得到西藏自治区科技计划项目（CXYD2026000017）、四川省山地生态修复与生物多样性保护重点实验室、中国科学院成都生物研究所、中国科学院（MERBCKL202603）、重庆理工大学科研基金（2025ZDR024）、自然科学
黄龙|包伟凯|魏丹丹|熊文军|李芳岚|胡斌
