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STOTEN:青藏高原多年冻土区高寒植被土壤微生物群落分布和构建过程研究获新进展

发表日期:2022-04-26来源:

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  土壤微生物作为生态系统中的重要分解者,是植被变化过程中最重要的生物参与者,在土壤质量改善、植物生产力调节和生态系统稳定性维持等方面发挥重要作用。其中,微生物群落的多样性和组成等分布模式及构建过程(确定或随机组装)是影响生态系统过程和功能的关键参数。深入了解植被变化过程中的微生物群落特征,可提高对微生物物种分布、多样性和生物地理格局等的认知,加强微生物演化与植被变化之间关系的理解,有助于植被-微生物反馈模型的发展。现有研究普遍认为,气候变暖背景下青藏高原高寒草地在多年冻土退化后表现出由高寒沼泽草甸(ASM)、高寒草甸(AM)到高寒草原(AS)的逆向演替,从而导致生态系统功能和稳定性下降。然而,高原多年冻土区高寒植被土壤微生物群落相关研究尚且缺乏。

  基于上述科学问题,中国科学院西北生态环境资源研究院(以下简称“西北研究院”)相关研究团队在青藏高原东北缘疏勒河源多年冻土区高寒生态系统长期定位观测场开展研究,通过分析不同类型高寒植被土壤微生物的群落特征,发现高寒草地逆向演替(由ASM、AM到AS)过程中,植物生物量是驱动微生物多样性和群落构建过程的关键因子。微生物β多样性以物种替换为主(图1a),群落构建以随机组装过程为主导(图2b),二者均在植被逆向演替过程中逐渐增加(图1b和2a)。植被逆向演替不仅加强了微生物群落与环境因子之间的联系,而且提升了微生物群落对环境扰动的敏感性,同时也降低了微生物群落抵抗自身组成不变的能力(抵抗力)。此外,冰缘植被(GFV)土壤微生物群落对环境变化的敏感性较低、抵抗力较强,可能拥有高寒生态系统中最稳定的微生物群落。

  该研究首次综合应用β多样性分解和群落构建过程分析方法,系统研究了青藏高原多年冻土区高寒草地逆向演替过程中土壤微生物群落多样性的维持机制,加强了对微生物多样性发生和调节、植被和微生物群落之间关系的理解,有助于预测微生物群落对高寒生态系统变化的响应动态。

  该成果于2022年4月25日以 Soil microbial distribution and assembly are related to vegetation biomass in the alpine permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau 为题在线发表于环境科学与生态学TOP期刊 Science of the Total Environment(IF2021=7.963)。西北研究院冰冻圈科学国家重点实验室博士研究生吴明辉为第一作者,陈生云研究员为通讯作者。该研究获第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0304)、国家自然科学基金(41871064)等项目联合资助。

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图1 土壤微生物群落β多样性分解及其在不同植被类型中的差异 

图2 不同植被类型中微生物群落构建组分及其与植物生物量差异的关系

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