全球氣候的持續變暖和降水格局的劇烈變化使得極端氣候事件頻發(fā)，生物多樣性丟失和生態(tài)系統退化加劇?；哪\類(lèi)植物作為維持荒漠穩定和提供重要生態(tài)功能的地被類(lèi)型，出現了不同程度的死亡。然而，蘚類(lèi)植物的死亡將如何影響荒漠地表的土壤多功能性和微生物的互作關(guān)系尚不清楚。該問(wèn)題的解決將為全球變化背景下更好的維護荒漠生態(tài)系統土壤質(zhì)量安全、預防荒漠土壤退化和沙漠化風(fēng)險提供科學(xué)依據。
中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所張元明研究員團隊，以典型溫帶荒漠古爾班通古特沙漠蘚類(lèi)結皮為研究對象，對比分析活蘚類(lèi)結皮與自然死亡蘚類(lèi)結皮兩種不同狀態(tài)下土壤樣品的養分、碳氮磷相關(guān)酶活性及土壤微生物的群落特征，揭示荒漠蘚類(lèi)植物自然死亡后土壤多功能性的變化及關(guān)鍵影響因素。
研究表明，蘚類(lèi)植物死亡后通過(guò)增加土壤碳、氮、磷養分含量及相關(guān)酶活性提高了土壤多功能性。但蘚類(lèi)植物的死亡顯著(zhù)降低了表層土壤細菌和真菌的總生物量、豐度，而對其多樣性影響不顯著(zhù)。同時(shí)，土壤表層細菌和真菌微生物網(wǎng)絡(luò )互作的連通性和復雜度均顯著(zhù)降低，尤其是真菌網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )大小和復雜性急劇下降。與人為干擾和去除結皮相反，蘚類(lèi)植物自然死亡后結皮下層土壤的多功能性增加，土壤的真菌比細菌更敏感。雖然苔蘚的自然死亡短時(shí)間內增加了土壤多功能性，但也增加了養分損失的風(fēng)險，從而威脅到生態(tài)系統的可持續性。該研究強調了應對氣候變化時(shí)，在關(guān)注維管束植物保護的同時(shí)，也應該加強對以苔蘚為代表的非維管植物的管理和保護，這將有效降低荒漠生態(tài)系統的土壤退化和荒漠化風(fēng)險。
相關(guān)研究成果以“Moss mortality significantly altered topsoil multifunctionality and microbial networks in a temperate desert”為題在線(xiàn)發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Land Degradation & Development。新疆生地所副研究員尹本豐為論文第一作者，張元明研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金-新疆聯(lián)合基金重點(diǎn)項目、中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )等項目的資助。
文章鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ldr.5041
圖1 蘚類(lèi)植物死亡前后表層土壤細菌和真菌的群落共現網(wǎng)絡(luò )
圖2 基于SEM模型和隨機森林的蘚類(lèi)植物死亡后影響土壤多功能性的因素及路徑
