干湿交替过程中城市微生物多功能性由生物驱动转向非生物驱动

Science China Life Sciences近期发文报道了城市绿地中的微生物和土壤性质如何响应干旱胁迫及随后的恢复过程。研究人员发现，虽然干旱显著改变了微生物群落并增强了生态系统多功能性，但在复水恢复阶段，多功能性的驱动因素发生了根本性转变。调控机制从干旱期间的生物因素主导，转变为复水后的土壤性质主导。这一发现对于管理城市生态系统以应对气候变化、提升生态韧性至关重要。

气候变化加剧了城市干旱的频率与严重程度，使城市绿地面缺水愈加剧烈。这将破坏植物与微生物的相互作用以及生态系统功能。先前大部分的研究都在强调微生物组在农业和自然生态系统中的作用，然而理解城市生态系统遭受干旱及其后恢复过程的动态调控机制与调控驱动因素的转变是维持城市生态系统韧性的关键，但研究较少。

Science China Life Sciences 杂志报道了来自中国科学院城市环境研究所的陈青林团队的研究成果。该研究团队以常见的城市草坪草结缕草（Zoysia japonica）为供试植物设计了微宇宙实验，模拟四种干旱强度以及随后的复水恢复过程。通过集成组学技术与土壤酶化学计量学，研究人员分析了微生物群落的变化以及与碳、氮、磷、硫循环相关的生化循环过程，旨在精准解析城市微生物多功能性的驱动因素。

结果表明，不同强度的干旱重塑了根际和叶际细菌及真菌的群落组成。值得注意的是，干旱显著增强了21种微生物的功能潜力，包括碳固定和反硝化等功能，总体上增强了城市微生物的多功能性。在复水后，城市微生物多功能性基本恢复到对照水平。然而，极端干旱的遗留效应在特定功能中依然存在，如叶际有机氮矿化。

城市草地生态系统中碳、氮、磷、硫循环功能及微生物多功能性对干旱-复水循环的响应

该研究的一个核心发现是干旱与恢复阶段之间明显的机制转变。干旱期间，生物因素，特别是根际细菌和真菌，直接驱动了微生物多功能性。复水后发生驱动的转变，土壤理化性质，如pH值和铵态氮（NH4+-N），替代了生物因素的主导地位，成为维持生态系统功能稳定的核心驱动力。

非生物因素与微生物群落对城市微生物多功能性的影响及其相互关系

这项研究强调了干旱及其恢复过程中调控机制的转变，微生物群落在干旱冲击下抵御胁迫以维持生态功能，而土壤性质主导了恢复阶段。总而言之，有效的管理策略需要兼顾生物和非生物因素。在缺水的城市环境中，将培育抗旱植物与精准管理土壤理化条件相结合，是实现生态系统快速恢复的关键。