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微生物生活史策略的权衡驱动了喀斯特植被恢复中的土壤碳循环过程

发布时间:2025-10-29
来源:生态水文研究组

中国西南喀斯特地区是全球重要的碳汇功能区,其独特的生境条件和破碎的生态系统结构,构成了该区域生态系统脆弱性的基础。同时,近年来的持续气候变化和社会经济的快速发展加剧了土壤侵蚀、水土流失、生物多样性丧失等诸多问题,进一步凸显了喀斯特生态系统的脆弱性。近年来,针对喀斯特脆弱区的植被恢复工作受到广泛关注。尽管已有研究证实植被恢复有助于提高土壤有机碳储量和生物多样性,但在恢复过程中,介导碳循环的微生物群落特征(如多样性、生活史策略、共生模式等)演变规律及其对土壤有机碳分解与稳定的调控机制仍需进一步探讨。

中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称“版纳植物园”)生态水文研究组硕士生蔡晓毅,在导师刘文杰、朱习爱等指导下,针对西南喀斯特地区植被恢复的现实背景,选取耕地、草地、灌草地、半常绿阔叶林等作为研究对象,解析了植被恢复过程对土壤有机碳组分、理化性质、碳循环微生物群落结构及其功能基因的影响,探讨了土壤碳循环过程的微生物调控机制。结果表明:1)植被恢复显著提高了土壤有机碳及惰性有机碳含量,同时降低了溶解性无机氮含量和活性有机碳组分的比例;2)植被恢复过程中,土壤微环境的改变导致了碳循环微生物多样性有所下降,但提高了微生物共生网络的复杂性与稳定性,微生物群落的生活史策略也由以r对策为主逐渐转向以K对策为主;3)与恢复初期相比,后期微生物群落在碳养分获取方式上发生了明显的转变,具体表现为参与碳固定和活性碳化合物降解的功能基因表达显著降低,而参与惰性碳化合物降解的功能基因表达增强。此外,恢复过程中微生物生活史策略与碳获取方式的转变,有助于提升微生物群落的整体碳利用效率,并促进土壤有机碳的稳定与固存。基于以上结果,该研究强调了在制定喀斯特地区退化植被生态恢复相关对策时,应充分地考虑土壤微生物群落特征及其所介导的碳循环途径。

相关结果以Tradeoffs between microbial life-history strategies drive soil carbon cycling during revegetation in karst ecosystems: A metagenomic perspective为题,发表在Journal of Environmental Management期刊上。研究得到了版纳植物园“十四五”规划、国家基金、云南省基金-重点等项目资助,感谢版纳植物园公共技术中心、版纳生态站的帮助。

喀斯特植被恢复过程中影响土壤碳循环的关键因素


本文作者:蔡晓毅

责任编辑:张维静
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