我學者揭示青藏高原高寒草甸土壤微生物多樣性響應規律

　　青藏高原是地球的“第三極”，正經歷著氮沉降急劇增加和降水變化的生態影響過程。高寒草甸約占青藏高原面積的35%，是青藏高原最重要的植被類型之一。雖然氮沉降和降水的變化會引起植物組成和多樣性的變化，但對由此導致植物多樣性與土壤微生物多樣性之間關系如何變化尚不清楚。因此青海省寒區恢復生態學重點實驗室周華坤研究員聯合中國農業大學草業科學與技術學院在高寒草甸進行了氮沉降和降水處理的田間模擬實驗，旨在系統揭示青藏高原植物多樣性和土壤微生物多樣性對水分和氮添加的響應規律。

圖1 植物功能群組成的相對豐度(a)和(b)主成分分析(PCA)圖說明了氮(N)和水(W)添加處理下植物群落組成的距離。注：CK，對照組；W，添加水；N5，添加5？g？N m？2 yr？1 ；N10，添加10？g？N m？2 yr？1 ；N5W，添加N5 和W；N10W，添加N10和 W。

　　本研究以青藏高原高寒草甸為研究對象，在青海省海北州高原現代生態畜牧業示范園(36° 55' N, 100° 57' E)，采用田間模擬試驗方法，評估了土壤微生物群落、土壤細菌和真菌多樣性以及植物多樣性的響應規律。通過模擬氮沉降和增加降水的控制試驗，研究了高寒草甸植物指標（植物多樣性和植物生產力）與土壤微生物多樣性的關系。研究表明，氮素和水分的添加改變了土壤微生物群落結構和植物功能群組成的相對豐度。土壤細菌和真菌的多樣性在氮素和水分兩種添加梯度下共同降低。進一步分析認為，氮肥的添加間接影響真菌多樣性，直接影響植物生產力。水分添加直接影響植物多樣性，間接影響細菌的多樣性。土壤細菌多樣性與植物多樣性呈正相關，而土壤真菌多樣性與植物多樣性無顯著相關，與植物生產力呈負相關。這也表明，地表生物多樣性和地下生物多樣性之間的反饋強度會隨著土壤生物群落的不同而不同。

　　該研究結果于2020年3月以Responses of plant diversity and soil microorganism diversity to water and nitrogen additions in the Qinghai-Tibetan Plateau為題在線發表在Global Ecology and Conservation期刊上。該研究得到國家重點研究計劃項目的支持。

圖2 結構方程模型(SEM)揭示了添加氮(N)和添加水(W)對植物生產力、植物多樣性、細菌多樣性和真菌多樣性的直接和間接影響(a)，并通過細菌多樣性和真菌多樣性的結構方程模型(b)得到標準化的總效應。變量之間的正、負關系分別用連續箭頭和點箭頭表示。箭頭的寬度與路徑系數的強度成正比。顯著水平： * P < 0.05, * * P？<？0.01。