高山垫状植物退化对土壤微生物网络的影响研究获进展

青藏高原高山苔原/冰缘生态系统对全球变化高度敏感。垫状植物作为该区域的先锋植物，具有调节微气候、维持土壤水分养分及为其他生物提供微生境的功能。随着全球变暖、氮沉降和水分波动加剧，垫状植物群落正发生退化并向高山草甸演变。目前，垫状植物退化对地下土壤微生物网络的影响机制尚不明确。

近期，中国科学院昆明植物研究所等研究团队，以青藏高原东南缘白马雪山高山冰缘带垫状植物退化序列为研究对象，开展土壤微宇宙实验。通过模拟增温、氮添加和干湿交替三类全球变化情景，建立540个微宇宙培养单元，获取180份样品进行细菌和真菌群落分析。研究结合高通量测序与微生物共现网络分析，系统解析不同退化阶段及环境情景下微生物网络的复杂性与稳定性变化。

研究发现，真菌与细菌网络呈现显著差异。真菌网络表现为“枢纽依赖型”结构，在增温、氮添加及干湿交替处理下能维持复杂性并增强稳定性，但关键节点移除后稳定性显著下降。细菌网络则具有“连接者介导的冗余结构”，基础稳定性高但适应能力有限，其稳定性在增温和氮添加处理下未提升。沿垫状植物退化过程，微生物网络复杂性在特定阶段出现拐点，其中个体水平的阶段3至阶段4和群落水平平衡向稳定群落转变是关键节点。结果表明，真菌网络趋向重组而细菌网络趋向简化，提示微生物网络可作为生态系统退化的早期预警指标。

进一步研究显示，微生物网络变化受土壤初始性质和关键微生物类群共同影响。微生物生物量、土壤养分、pH值及多酚氧化酶活性是重要非生物预测因子，而关键类群丰度是细菌网络复杂性的生物驱动因子。在增温情景下，关键类群丰度与细菌网络复杂性的关联被削弱，表明升温可能降低细菌网络结构的可预测性。研究建议在高山生态系统保护中，需关注细菌网络完整性，将退化阈值前阶段作为干预窗口，并结合土壤理化性质等指标构建早期预警体系。

相关研究成果发表在Plant Diversity上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等的支持。

论文链接

研究实验设计流程

全球变化情景下真菌和细菌网络的差异响应