地球环境研究所在黄土高原草地植物-土壤系统C、N、P比值与土壤微生物关系取得研究进展

转载自中国科学院地球环境研究所公号（2022年5月9日）

草地资源在世界各地广泛分布，由于人类活动和气候变化的影响，草地资源正面临着严重的退化。我国超过一半的草地正在经历不同程度的退化。黄土高原是我国一带一路的关键区和生态环境的脆弱区，为了控制水土流失，我国政府开展了一系列的“退耕还林/草”工程；经过近40年的努力，黄土高原草地生态环境有所好转，植被覆盖度显著提高，实现了由“黄”到“绿”的转变。

　　土壤微生物连接着地上和地下生态系统，通过分解土壤有机物质和植物残留物在元素循环中发挥着重要作用。土壤和植被养分元素比值反映了碳、氮、磷（C、N、P）循环的耦合关系，可以用来探索微生物如何响应和适应变化的环境。因此，植物-土壤系统中C、N、P的有效性及其潜在阈值比对微生物的功能具有深远的影响。

　　中科院地球环境研究所王云强团队杨阳副研究员联合加拿大阿尔伯塔大学、德国哥廷根大学、西北农林科技大学等多家科研单位，首先建立了黄土高原草地恢复过程中微生物和植物-土壤系统C、N、P比值的关联示意图（图1），进而评估了黄土高原草地不同年限（1、5、10、15、25和30年）土壤微生物群落结构与植物-土壤系统C、N、P比值，通过多元回归分析土壤微生物（细菌和真菌）群落多样性与植物-土壤系统C、N、P之间的关联性。

图1 植被各器官碳氮磷元素与土壤微生物多样性的关系概念图

图2 土壤微生物优势门相对丰度与元素植被各器官C:N:P比值的相关性

　　结果表明，草地恢复过程中，叶片、根系、土壤C、N含量、微生物生物量、细菌和真菌多样性(Shannon-Wiener指数)随恢复年份的增加而增加，并且草地恢复过程中土壤微生物的磷限制逐渐增加。相关性分析显示：土壤与微生物C:N和N:P对土壤细菌和真菌多样性的影响较大，而C:N:P对土壤细菌多样性的影响更大（图2）。本研究结果强调了C、N、P比值对土壤微生物多样性的影响，这对于制定黄土高原草地可持续发展和生物多样性保护对策具有重要意义。

　　该成果发表在国际期刊《Science of The Total Environment》上。研究工作得到了国家自然科学基金、国重培育项目、中科院西部之光等项目的资助。

　　相关文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721056345?via%3Dihub

　　Yang Yang, Hao Liu, Xuan Yang, Hongjia Yao, Xiaoqian Deng, Yunqiang Wang*, Shaoshan An*, Yakov Kuzyakov, Scott X. Chang. (2022). Plant and soil elemental C:N:P ratios are linked to soil microbial diversity during grassland restoration on the Loess Plateau, China. Science of the Total Environment. 806, 150557. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150557

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