华南植物园鲁显楷研究员团队在Land Degradation & Development期刊发表最新研究成果，首次从微生物代谢养分限制的视角揭示了岛礁生态系统恢复中植被种植模式的优化策略，为生态工程实践提供了科学依据。在生态系统演替初期，因土壤养分贫乏，宜优先采用单一物种种植模式以快速形成基础生产力；待养分积累达到微生物代谢需求阈值后，逐步引入混交模式，通过物种互补效应提升生态系统生物多样性及稳定性。
土壤微生物在陆地系统养分循环中扮演着关键调控作用。微生物代谢限制特征反映了其资源需求与营养物质供给之间的平衡,对环境变化响应敏感。热带岛礁生态系统通常具有高盐、高碱、贫瘠、持水能力差等特点，这些严重阻碍了支撑植被生长的微生物学过程，导致植被恢复面临严峻挑战。因此，如何选择适宜的恢复模式已成为亟需解决的科学问题。该研究针对热带珊瑚岛脆弱生态系统，聚焦在微生物养分代谢限制，探讨其对不同植被恢复模式的响应机制。
该研究依托长期观测样地，分析了不同植被恢复模式下（无植被、单一种植和混合种植）的土壤酶化学计量特征，并运用酶化学计量和矢量模型解析了土壤微生物代谢限制状况。研究发现，热带珊瑚岛土壤养分是调控微生物代谢限制的主导因素，微生物代谢主要受碳（C）和氮（N）可利用性的强烈限制，而磷（P）并非限制因子。尤为关键的发现是，单一种植模式（如抗风桐，Pisonia grandis）比混合种植模式更能适应养分限制的岛礁环境。
基于研究结果，研究团队提出在恢复初期应优先采用以抗风桐等为代表的单一种植模式，以快速建立先锋植被并有效改善土壤养分状况；待土壤养分积累至一定阈值后，再逐步过渡到混合物种策略，以提升生物多样性与生态系统服务功能。该研究从微生物角度回答了热带珊瑚岛生态系统恢复如何选择植被种植模式的问题，为我国海岛生态系统恢复与实践提供了有力的科学依据。
相关成果以“Effects of different ecological restoration paradigms on soil microbial metabolic limitation in a tropical coral island”在线发表于国际知名刊物Land Degradation & Development（《《土地退化与发展》》）。中国科学院华南植物园博士生魏文涛为论文第一作者，已出站博后何小香为共同第一作者，鲁显楷研究员为通讯作者。华南植物园任海、闫俊华、叶清、王法明研究员等参与了该研究。研究得到国家重点研发计划项目等资助。文章链接： https://doi.org/10.1002/ldr.70258
图1. 热带珊瑚岛不同植物种植模式下土壤酶活性
图2. 热带珊瑚岛不同植物种植模式下酶矢量特征
图3. 土壤性质、土壤养分以及微生物性质对微生物养分限制的主要影响途径
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