灌叢在西南喀斯特地區(qū)分布廣泛，是植被恢復(fù)的重要階段。喀斯特裸巖率高、土層淺薄且不連續(xù)導(dǎo)致該區(qū)生境異質(zhì)性高，特殊的生境及養(yǎng)分環(huán)境決定關(guān)鍵功能微生物如叢枝菌根真菌（AMF）、固氮菌、細(xì)菌和真菌及功能菌群內(nèi)部間的相互作用驅(qū)動的養(yǎng)分循環(huán)有別于非喀斯特區(qū)域。然而，喀斯特不同小生境、坡位和土壤深度如何影響“功能微生物-植被恢復(fù)-養(yǎng)分累積”之間的互饋機制仍不清楚，嚴(yán)重限制灌叢生態(tài)系統(tǒng)的演替。

　　基于此，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所王克林研究員團隊依托環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站，以喀斯特灌叢生態(tài)系統(tǒng)不同小生境類型（巖土面、土面、石溝）、坡位（上、中、下）和土層深度（0-20 cm、20-40 cm、巖土混合層）為研究對象，在調(diào)查地上灌叢植被的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究不同生境對灌叢群落關(guān)鍵功能微生物與養(yǎng)分周轉(zhuǎn)的協(xié)同演變機制。

　　研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）巖土界面增強AMF群落間協(xié)作以及增加灌叢群落多樣性。盡管土壤有機碳、全氮、速效磷、交換性鈣鎂在石溝生境比土面和巖土面生境高20-70%。然而，巖土面由于生境異質(zhì)性較高導(dǎo)致灌叢多樣性和AMF豐度均高于土面和石溝，進(jìn)而加強巖土面AMF類群間的協(xié)作關(guān)系（圖1）（2）坡位顯著影響微生物間的相互作用。中下坡位相比上坡顯著提高的土壤養(yǎng)分含量和灌叢群落多樣性，通過加強下坡位菌根侵染強度、AMF群落間協(xié)作關(guān)系及細(xì)菌、真菌和原生生物間的相互作用有助于植被群落養(yǎng)分的吸收傳遞，導(dǎo)致下坡位呈現(xiàn)更高的生態(tài)系統(tǒng)多功能性（圖2）。（3）土壤深度顯著影響微生物群落。盡管表層土壤中固氮菌豐度較高，但由于巖土混合層土壤pH的增加以及增強固氮菌與AMF類群之間的互惠協(xié)作導(dǎo)致固氮速率比0-20 cm高30%（圖3）。此外，表層土壤由于豐富的植物根系生物量和碳源增強真菌和原生生物群落間的相互作用。然而，隨著深度的增加，養(yǎng)分的減少加強了細(xì)菌和原生生物類群之間的捕食關(guān)系及細(xì)菌內(nèi)部群落間的競爭。因此，本研究凸顯在喀斯特灌叢群落植被恢復(fù)過程中關(guān)鍵功能微生物的相互作用對土壤養(yǎng)分周轉(zhuǎn)的重要性，同時強調(diào)需要考慮生境異質(zhì)性和巖土結(jié)構(gòu)對功能微生物-植被恢復(fù)-養(yǎng)分累積的調(diào)控作用。

　　上述系列研究成果分別發(fā)表在農(nóng)林領(lǐng)域TOP期刊Catena、Plant and Soil、Forest Ecology and Management、Geoderma和Journal of Environmental Management上，研究得到國家自然科學(xué)基金聯(lián)合項目、湖南省自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等項目的資助。

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　　圖1 叢枝菌根真菌和灌叢群落對不同小生境的響應(yīng)

　　圖2 不同坡位微生物介導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng)多功能性

　　圖3 不同土壤深度叢枝菌根真菌和固氮菌調(diào)控的自生固氮速率