Global Change Biology丨新疆生地所研究揭示微生物生活史策略调节温带荒漠生物结皮土壤多功能性对长期积雪变化的响应

    冬季降雪是荒漠生态系统重要的水分来源，在维持生物结皮生存及其生态功能方面发挥着关键作用。然而，随着全球气候变化，冬季积雪格局发生显著改变，并对荒漠生物结皮的结构与功能产生重要影响。不同类型生物结皮如何响应长期积雪变化，以及微生物生活史策略如何参与土壤多功能性的调控，目前仍缺乏深入认识。

    针对这一科学问题，中国科学院新疆生态与地理研究所张元明研究员团队依托荒漠野外长期积雪控制实验，以藻结皮和地衣结皮为研究对象，设置去除积雪、自然积雪和双倍积雪三种处理，比较了不同处理持续时间（1年、8年和11年）下两类结皮土壤多功能性的响应差异，并结合微生物多样性、生活史策略及土壤理化性质，探讨其潜在调控机制。

    研究结果表明，两类生物结皮土壤多功能性对积雪变化表现出明显的响应差异。短期积雪处理（1年）显著提高了藻结皮的土壤多功能性，降低了去除积雪处理下地衣结皮的土壤多功能性。随着积雪处理持续时间增加，两类生物结皮土壤多功能性对积雪变化响应的差异逐渐减小，表明生物结皮类型和积雪处理持续时间共同调控了其对积雪变化的响应。在微生物影响机制方面，积雪变化主要提高了地衣结皮细菌和总微生物的多样性，而藻结皮中真菌群落的多样性对积雪变化响应更显著。随机森林和结构方程模型分析表明，微生物生活史策略与土壤多功能性的关系具有明显的生物结皮类型异质性：藻结皮的土壤多功能性与胁迫耐受策略微生物（S策略）呈负相关，与高产策略微生物（Y策略）相关的代谢通路呈正相关；地衣结皮的土壤多功能性与资源获取策略微生物（A策略）呈正相关，而与S策略微生物呈负相关。以上结论强调了微生物生活史策略在维持荒漠土壤生态系统功能中的重要作用。

    该研究揭示了长期积雪变化下不同类型生物结皮土壤多功能性的差异化响应及其潜在微生物调控机制，为理解和预测气候变化背景下荒漠生态系统功能稳定性提供了新的科学依据。未来，研究团队将进一步结合长期野外监测与微生物功能验证试验，深入探讨不同类型生物结皮对积雪变化的适应机制，明确微生物生活史策略在土壤多功能性维持中的具体作用，为评估全球变化背景下荒漠生态系统的功能稳定性及适应能力提供科学支撑。

    该研究成果以“Microbial life-history strategies shape biocrusts soil multifunctionality responses to multi-year snow-cover change”为题发表于国际权威期刊《Global Change Biology》。中国科学院新疆生态与地理研究所博士生张庆为论文第一作者，尹本丰副研究员和张元明研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金，新疆维吾尔自治区重点研发等项目的资助。

    论文链接：http://doi.org/10.1111/gcb.71194

图1：不同处理持续时间下积雪操控引起的土壤单功能及多功能性变化。数据以对数响应比表示。LSR，地衣结皮去除积雪处理；CSR，藻结皮去除积雪处理；LDS，地衣结皮双倍积雪处理；CDS，藻结皮双倍积雪处理。 

图2：长期积雪变化下藻结皮和地衣结皮土壤多功能性响应的微生物调控机制示意图。 SR，去除积雪；DS，双倍积雪；Y，高产策略；A，资源获取策略；S，胁迫耐受策略。