《Ecological Applications》：Inoculation with old-growth microbes improves restoration quality and reduces non-native encroachment after seven years
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理解受干扰生态系统中促进本地幼苗建成的机制，是提升景观恢复生物多样性与功能的关键。在长达七个生长季中，研究人员考察了场地准备技术、土壤微生物接种及其相互作用对受入侵草地恢复中本地植物建成的影响。恢复前，野外样地或经日晒消毒以清除非本地禾草无芒雀麦（Bromus
理解受干扰生态系统中促进本地幼苗建成的机制，是提升景观恢复生物多样性与功能的关键。在长达七个生长季中，研究人员考察了场地准备技术、土壤微生物接种及其相互作用对受入侵草地恢复中本地植物建成的影响。恢复前，野外样地或经日晒消毒以清除非本地禾草无芒雀麦（Bromus inermis），或进行刈割；随后，以本地高草草原幼苗作为“保育植物”（nurse plants），向每块样地引入三种土壤微生物处理之一：接种（1）从原始草原残余地分离的丛枝菌根（AM）真菌、（2）残余草原土壤、或（3）高压灭菌的接种物。未接种的指示植物（phytometer）幼苗被种植在距保育植物行不同距离处，以检验植物-土壤反馈效应及微生物向恢复位点的扩散。研究人员施用多样化的本地种子混合配方，以检验场地准备技术和/或微生物接种是否影响植物群落组成。研究发现，场地准备技术和微生物接种是植物群落组成的有力驱动因子，并在研究第一年观察到植物-土壤反馈的证据。到第七个生长季，与刈割和未接种样地相比，日晒消毒样地和接种样地中后期演替本地植物物种盖度更高，植物区系质量指数（floristic quality index, FQI）得分也更高。未经日晒消毒的追播对建立本地禾草基本有效，经过三次追播后，本地禾草占样地多度的66%。通过将地下群落与植被重建同步考虑，本研究展示了土壤微生物接种如何与场地准备技术相结合，作为基于自然的工具来加速受入侵草地的恢复。
**论文解读：接种原生微生物提升高草草原恢复质量并抑制非本地物种入侵**
北美高草草原是地球上受威胁最严重的生态系统之一。历史上，美国中西部曾以高草草原为优势景观，但自20世纪40年代以来，约4000万英亩原生草原被以无芒雀麦（Bromus inermis）为主的非本地禾草单一种植所取代，导致生物多样性下降、多营养级互作减少和生态系统服务受损。无芒雀麦原产欧洲，因易于栽培、耐旱且适应性强而作为牧草引入，随后在中西部成为难以控制的入侵杂草。已有恢复实践面临的关键问题是：入侵种竞争力强、难以清除，且部分入侵植物通过形成致密草皮或改变土壤微生物群落来维持自身优势。丛枝菌根（AM）真菌与超过80%的陆地植物共生，可促进植物养分吸收、改善土壤结构并增强抗逆性，但农业耕作、施肥和生物入侵会破坏AM真菌群落。许多中后期演替的本地草原植物高度依赖AM真菌，且AM真菌扩散能力有限，因此在植被恢复的同时重新引入本地AM真菌群落十分必要。然而，对每株幼苗接种或从残余草原大量取土并不现实，而且长期野外接种试验的证据匮乏，尤其是超过5年的研究。为此，研究人员开展了一项持续七个生长季的野外恢复试验，旨在检验接种本地土壤微生物能否改善受无芒雀麦入侵草地的恢复质量，并评估其与场地准备技术的交互作用。该论文发表在《Ecological Applications》。
研究方法方面，试验在堪萨斯州劳伦斯市The Land Institute多年生农业站进行，样地历史为持续耕作超过百年且至少20年以无芒雀麦为主的冷季牧场。试验采用2×3因子设计：场地准备技术（日晒消毒或刈割）与微生物接种处理（7种本地AM真菌混合、全土、高压灭菌对照），按拉丁方设置6个重复，共36块5m×5m样地。AM真菌分离自堪萨斯州和密苏里州的原始草原残余地并经温室单种培养；全土接种物采自堪萨斯州Rockefeller Prairie残余草原。以马利筋（Asclepias tuberosa）、淡紫松果菊（Echinacea pallida）、头状胡枝子（Lespedeza capitata）和帚状须芒草（Schizachyrium scoparium）四种本地植物作为保育植物，在温室完成接种后于2016年5月移植到样地中央行；未接种的指示植物（phytometer）种植于距保育行0.5–2.0m处，用于检验植物-土壤反馈和微生物扩散。所有样地于2016年5月和11月播种含39种本地植物的种子混合，2021年2月补充播种18种。研究监测保育植物和指示植物存活与生长，并在第二、第四和第七个生长季调查植物群落组成，使用混合模型、主坐标分析（PCoA）和置换多元方差分析（PERMANOVA）进行统计。
研究结果部分，首先，**接种土壤微生物提高了本地保育植物幼苗存活率**。在四个生长季中，接种处理显著提高了保育植物存活率；日晒消毒样地总体存活率更高，但接种的效益在刈割样地中更为明显，即当幼苗直接面对无芒雀麦竞争时，接种使存活率提高超过30%。AM真菌与全土接种的效果无显著差异，表明两者在功能上等同。第二，**接种改善了本地保育植物幼苗生长，尤其是在干旱年份**。接种幼苗株高更高，尤其在日晒样地第一年；其中帚状须芒草和头状胡枝子对接种响应最明显。在2018年干旱发生时，全土接种的植株比AM真菌接种者更高，这主要由头状胡枝子在水分受限条件下对全土处理的强生长响应驱动。第三，**接种对邻近指示植物产生影响**。移植后4个月，距保育行0.5m处的未接种指示植物在AM真菌接种保育植物附近存活率更高，且该效应在刈割样地更强；但随着时间推移该效应减弱。干旱年份时，刈割样地中全土处理下指示植物存活率高于AM真菌处理，但翌年不再显著。第四，**未接种指示植物高死亡率限制了对AM真菌迁移的统计检验**。由于未接种指示植物大量死亡，无法按原设计有效检验微生物从接种点向外扩散的距离；但这一现象与未接种保育植物同样高死亡率一致，凸显了本地土壤微生物对中晚演替本地草原植物存活的重要性。第五，**场地准备技术和微生物接种随时间引导植物群落发展**。在第二和第四生长季，群落结构主要由场地准备技术驱动（PERMANOVA R2分别为0.72和0.53），接种尚无显著影响；但到第七生长季，场地准备技术（R2=0.21）和微生物接种（R2=0.09）均产生显著遗留效应，且AM真菌处理使刈割样地的群落组成开始向日晒消毒样地收敛。第六，**日晒样
