《Bioresource Technology》：Enhancement of community productivity and water?air?interface greenhouse gas uptake by plant growth-promoting rhizobacteria inoculation in submerged macrophyte communities
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•对全部四种植物进行PGPR接种构成最优策略。•全面接种最大化群落生产力和温室气体吸收。•清晨持续1小时的气体采样会严重高估温室气体通量。•越冬期的CO2当量吸收量高于速生期。引言富营养化已被广泛认为是加剧湖泊温室气体（GHG）排放的因素（Yu等，2025）。沉水植物作为浅水
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对全部四种植物进行PGPR接种构成最优策略。
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全面接种最大化群落生产力和温室气体吸收。
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清晨持续1小时的气体采样会严重高估温室气体通量。
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越冬期的CO2当量吸收量高于速生期。
引言
富营养化已被广泛认为是加剧湖泊温室气体（GHG）排放的因素（Yu等，2025）。沉水植物作为浅水湖泊的关键功能类群，其衰退进一步加速了富营养化并增加了GHG排放。因此，恢复沉水植物群落是改善湖泊碳固持的一种基于自然的重要解决方案，其机制包括抑制浮游藻类生长、改善水体透明度以及调控沉积物氧化还原条件（Li等，2026）。为辅助生态恢复，植物促根微生物（PGPR）已成为一种有前景的生物技术服务工具。PGPR可改善沉水植物在多种不良环境条件下的胁迫耐受性和生长（Li等，2023a；Liu等，2024；Wang等，2021）。值得注意的是，PGPR联合体已被证明可显著促进单一物种大型植物在光照限制和草食压力叠加条件下的恢复，使CO2吸收和年碳固持量提高高达457%（Zhu等，2026）。此外，与单一菌株接种相比，混合PGPR联合体在长江中下游流域的代表性沉水植物物种上表现出更优的生长促进和GHG减排综合效应（Zhu等，2026）。
先前的研究关注PGPR辅助恢复在单一物种层面的应用，而自然浅水湖泊通常由多物种群落占主导。与单一物种群落相比，多物种沉水群落展现出更大的生态系统稳定性和增强的碳固持能力。例如，洱海的研究表明物种丰富度与生态系统对扰动的抵抗力及维持时间稳定性的能力呈正相关（Zhao等，2025）。高物种和功能多样性使生态位互补利用成为可能，优化了对光、空间和养分的利用。这种生态位互补促进形成稳定的植物群落，能够维持清水状态（Cardinale，2011）。在不同生活史阶段，单一物种和多物种群落的GHG通量差异显著。在衰退期，生物量分解和沉积物有机质输入的增多驱动厌氧过程增强，导致GHG排放升高，尤其是CO2和CH4（Zhang等，2026）。然而，PGPR接种如何影响多物种沉水群落整个生命周期中的GHG通量动态，以及单一物种研究中观察到的生长促进和GHG减排协同效益是否能在群落层面有效放大，目前仍鲜有研究。
准确量化GHG通量是评估恢复后大型植物碳汇潜力的基本前提。短期采样方法（通常基于1小时晨间方案）已被广泛用于陆地生态系统（如农田、草原和森林）估算日GHG通量（Reeves和Wang，2015；Zaman等，2021）。这些方法假设无干扰时期相对稳定的白天气象条件可近似日积分通量。然而，与陆地系统不同，湖泊GHG通量受光合、呼吸和水动力过程强烈调控，导致明显的昼夜动态（Liu等，2025；Sieczko等，2020）。在沉水植被发育良好的湖泊中，强烈的白天光合作用常驱动净CO2吸收，而夜间呼吸导致净排放，形成显著的昼夜对比（He等，2022）。这种双向动态意味着单时点测量可能无法充分代表日积分通量，甚至可能导致碳源–碳汇状态的误分类（Liu等，2025；Zhang等，2025）。
基于上述背景，本研究提出以下假设：(1) PGPR联合体可在多物种沉水群落整个生命周期中增强群落生产力并缓解GHG排放；(2) 由于水生系统中强烈的昼夜光合-呼吸节律，1小时晨间采样策略可能无法准确代表沉水植物群落的日积分GHG通量。据此，本研究旨在：(1) 刻画沉水植物群落不同生长阶段GHG通量的时间动态；(2) 量化PGPR接种对群落生产力和GHG通量的影响，确定最优接种策略；(3) 实施1小时和24小时双重采样方案，评估短期晨间采样策略在水生态系统中的适用性和代表性。
章节摘要
研究材料
本实验于2024年4月至2025年3月在湖北省武汉市湖北大学资源与环境科学学院的室外实验设施（30°57′41″N, 114°32′89″E）进行。实验采用10%自然光照条件（1000–10000 Lux），相当于自然生长沉水植物水体中1米深度的光照环境（Li等，2023b）。四物种沉水植物群落（P. wrightii、M.
群落地上生物量及各物种对鲜生物量的贡献
沉水植物群落的地上鲜重（FW）呈现四个不同生长阶段（图1a）：S1，早生长期（2024年4-5月）；S2，速生期（2024年6-9月）；S3，衰退期（2024年10-12月）；S4，越冬期（2025年1-3月）。各阶段FW差异显著，S2最高，其次为S3、S1和S4。在S1期间，除C-I1比C-I0高13%外，处理间差异有限（P
PGPR接种增强群落生产力和碳汇能力
涉及1-4种植物的沉水植物群落PGPR接种策略显著促进了地上鲜重积累和GHG吸收。这些结果与先前在单一物种水平上记录的PGPR介导的生长促进和CO2吸收增强一致（Zhu等，2026）。与24小时观测中的C-I0相比，C-I4中所有物种同时达到最大效益，单位生物量年
结论
本研究系统评估了PGPR接种策略对群落生产力和碳固持的影响，确定全部四物种接种为最优策略。年尺度监测揭示了各生长阶段GHG通量的不同动态，越冬期的碳汇潜力显著高于速生期。常规1小时晨间采样系统性地高估了CO2吸收并夸大了CH4
CRediT作者贡献声明
Jianglong Zhu：撰写–初稿、可视化、软件、方法、调查、形式分析、数据整理、概念化。Panjie Liu：撰写–初稿、可视化、软件、方法、调查、形式分析、数据整理、概念化。Yuxin Zhu：调查。Zhebo Li：调查。Na Liu：调查。Weijie Guo：资源。Dong Xu：资源。Chuan Wang：撰写–审稿与编辑、监督、资源、项目管理，
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究工作的已知竞争经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金（编号：32271709）、中国湖北省自然科学基金（编号：JCZRYB202500575）以及湖北大学区域发展与环境响应湖北省重点实验室开放项目基金的资助（编号：2020（C）001）。
Jianglong Zhu|Panjie Liu|Yuxin Zhu|Zhebo Li|Na Liu|Weijie Guo|Dong Xu|Chuan Wang
