成都生物所在草皮储存下微生物碳氮利用效率方面获新进展

　　

高寒草甸生态系统在全球碳氮循环与平衡过程中具有十分重要的作用。然而，由于人类活动的加剧，高寒草甸正面临严重的退化和破坏。草皮是一种宝贵而优质的生态恢复材料，因其具有优良的土壤资源和丰富的种子库，在生境恶劣且生长周期短的高寒地区具有广阔的应用前景。目前，虽然已有关注草皮移植恢复成效的研究，但普遍忽视了草皮储存过程的重要性。由于土地占用等原因，剥离的草皮往往无法及时进行移植回铺，进而需要储存一段时间。因此，草皮中植物、土壤和微生物等性质随储存过程的变化将决定草皮移植恢复是否成功。

基于此，中国科学院成都生物研究所植物功能生态与重大工程区乡土植被恢复创新团队，在四川省康定市新都桥镇开展了草皮储存试验，使用堆叠储存和平铺储存两种常见方法储存剥离的草皮，以自然完整的草甸作为对照（图1），探究了草皮储存对微生物碳、氮利用效率的影响，通过结合植物生物量、土壤和微生物特征，分析微生物资源利用效率对草皮储存的响应及其潜在影响机制。

结果表明，草皮储存显著降低了植物生物量、凋落物量和土壤pH，但增加了土壤养分水平。酶向量模型表明草皮储存导致微生物养分限制从氮向磷转变，并且堆叠草皮中碳限制高于平铺草皮。与自然草甸相比，草皮储存显著降低了微生物氮利用效率，但平铺草皮中微生物碳利用效率高于堆叠草皮。研究发现，微生物碳、氮利用效率直接受到养分失衡与酶化学计量的调控。本研究首次探究了草皮储存过程中微生物养分限制和资源利用效率的变化，通过比较两种储存方法，加深了对草皮储存的认识。这对于确定草皮的“保质期”、提升草皮恢复成效具有重要理论和实践价值。

相关成果以Stockpiling turf alters microbial carbon and nitrogen use efficiency on the Tibetan Plateau为题发表在Science of the Total Environment上。本研究由博士研究生黄龙、研究员包维楷、青年研究员李芳兰等人共同完成，受国家自然科学基金（No. 32271654）、中国铁路科技项目（2022KY07）和四川自然科学基金等联合资助（2024NSFSC0010）。

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图1 试验设计与调查取样示意图

图2 总生物量（A）、地上生物量（B）、地下生物量（C）、凋落物（D）、地上生物量与地下生物量之比（E）和杂草生物量与禾草生物量之比（F）在不同储存方法下的变化。CT，自然草甸；LT，平铺储存；ST，堆叠储存。

图3 土壤养分状况（A）和失衡（B-D）在不同储存方法下的变化。CT，自然草甸；LT，平铺储存；ST，堆叠储存；1，2，3和4表示储存深度为0-10 cm，10-20 cm，20-30 cm和30-40 cm。

图4 微生物资源限制（A-D）、微生物碳利用效率（E）和微生物氮利用效率（F）在不同储存方法下的变化。CT，自然草甸；LT，平铺储存；ST，堆叠储存；1，2，3和4表示储存深度为0-10 cm，10-20 cm，20-30 cm和30-40 cm。

图5 相关分析（A-B）与随机森林分析（C-D）。

图6 结构方程模型评估了对微生物碳利用效率（A）和微生物氮利用效率（B）的直接与间接效应。

图文摘要

注：箭头大小表示变量的变化程度。