揭示氮沉降對植物和微生物群落的β多樣性的影響

　　植物與土壤微生物群落相互關聯、互相影響。環境變化將可能改變長期演化形成的植物-微生物群落結構，從而對生態系統多樣性及功能產生深遠影響。以氮沉降為例，氮沉降上升嚴重威脅陸地生態系統的生物多樣性。已有研究表明，氮沉降造成植物和微生物物種喪失（α多樣性的下降），群落結構（β多樣性）發生改變。然而，學界尚不清楚氮沉降如何影響植物和微生物群落的β多樣性，以及植物和微生物響應氮沉降的群落構建機制。

　　中國科學院植物研究所研究員劉玲莉課題組與佐治亞理工學院教授蔣林研究組合作，利用內蒙古溫帶草地多水平氮素添加試驗平臺，通過植被調查和微生物高通量測序，并構建零模型對隨機過程進行量化，系統研究了溫帶草地地上植物和地下土壤微生物群落β多樣性對外源氮輸入的響應。

　　研究發現，植物、土壤細菌和真菌群落的β多樣性隨氮輸入的增加呈現不同的響應。具體而言，氮輸入增強了環境過濾作用，導致植物β多樣性隨氮輸入量的增加線性下降，表明確定性過程主導氮富集下植物的群落構建。土壤細菌的β多樣性呈現先升高后降低的趨勢，與環境異質性的響應趨勢一致；細菌群落的隨機性過程也呈現出先增加后降低的趨勢，表明隨機和確定性過程共同調控細菌群落的構建。然而，土壤真菌群落的構建由隨機過程主導，使其在不同氮輸入梯度下始終維持較高的β多樣性。該研究證明了植物和土壤微生物群落構建對氮沉降的響應機制存在差異，從而導致植物-土壤微生物多樣性的解耦合，為全球變化下生態系統功能的預測帶來不確定性。

　　相關研究成果發表在Global Change Biology上。植物所副研究員劉衛星為論文第一作者，劉玲莉和蔣林為論文的共同通訊作者。研究工作獲得國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項、國家重點研發計劃等的資助。

　　隨著氮輸入的增加，確定性過程（由橙色線條和箭頭表示）和隨機性過程（由藍色線條和箭頭表示）對植物、土壤細菌和真菌群落構建的影響不同。（a）隨著氮輸入的增加，植物群落構建越來越受到確定性過程的控制；（b）土壤細菌群落構建則由隨機過程和確定性過程共同介導；（c）而土壤真菌群落的構建主要受隨機過程的調節