科研成果
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LDD: 围栏显著降低青藏高原草地土壤微生物多样性
2020-06-10      
  围栏是国内外恢复退化草场、维持草地生态系统功能和可持续发展的主要且有效措施。青藏高原草地属于典型生态脆弱带,土壤养分贫瘠,对人类干扰和全球变化极为敏感。过度放牧已导致青藏高原草地严重退化,中央和地方政府在青藏高原实施了大量围栏工程,以恢复和保护该脆弱区退化草地,目前青藏高原围栏总面积已达332万公顷。但围栏如何影响青藏高原草地土壤碳固持、土壤微生物群落及其生态系统服务功能尚不明确。
  为此,中科院2020欧洲杯比赛用球生态系统功能与全球变化团队孔维栋研究员等,依托2020欧洲杯比赛用球纳木错多圈层综合观测研究站,系统研究了围栏(0年、5年及10年)对土壤微生物的数量、多样性及其群落结构的影响。研究表明,围栏提高了青藏高原草地土壤碳储量、降低了土壤pH,并显著提高了土壤微生物数量。与传统研究结果不同,围栏虽提高了土壤养分和水分含量,但显著降低了土壤细菌(图1)和真核微生物多样性(图2)。进一步研究发现,围栏和季节变化提高了土壤含水量,导致细菌多样性显著降低(图3)。这是由于较高土壤含水量促进了竞争性更强的细菌大量生长,快速生长的微生物占据了生态位,从而抑制适应干旱环境、生长缓慢的细菌种类;较高含水量还会降低适应干旱条件的好氧生物种类。对土壤真核微生物而言,土壤pH降低显著抑制了真核微生物丰富度、多样性和均匀度(图3),说明较低pH值会抑制真核微生物生长,增加钙和镁等土壤离子浸出,提高铝对微生物的毒性效应,从而降低土壤微生物种类。此外,较低土壤pH值对真核微生物均匀度的抑制作用远大于其丰富度,说明某些忍受低pH值的真核微生物相对丰度下降,但并未消失。该研究揭示了围栏工程对高寒、干旱区草地土壤微生物及其潜在生态功能的影响,为围栏驱动土壤微生物多样性和群落结构变化提供了新机制。
  该研究成果近期以“Fencing decreases microbial diversity but increases abundance in grassland soils on the Tibetan Plateau”为题发表于Land Degradation and Development。硕士研究生樊丹丹为第一作者,孔维栋研究员为通讯作者,中科院成都生物研究所李香真研究员等参与了该研究。该研究获中科院A类战略性先导科技专项和院重点研究项目(XDA19070304、QYZDB-SSW-DQC033)及国家自然科学基金(41771303)等项目共同资助。
  文章链接:http://dx.doi.org/10.1002/ldr.3626 
图1 青藏高原草地土壤中细菌丰富度(a),多样性(b)和均匀度(c)随生长季变化
图2 青藏高原草地土壤中真核微生物丰富度(a),多样性(b)和均匀度(c)随生长季变化
图3 青藏高原草地土壤中细菌(a–c)和真核微生物(d–f)丰富度、多样性和均匀性与土壤理化因子相关性分析 
 
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