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土壤生物是驅(qū)動(dòng)養(yǎng)分循環(huán)等關(guān)鍵生態(tài)過程的核心要素?；?植物-土壤反饋"理論，土壤接種(soil inoculation)通過引入健康供體土壤中的生物群落，在受體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)定殖并與植物形成正反饋，從而加速退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)進(jìn)程。然而，在龐大的土著生物群落面前，外源接種的生物能否重塑深層土壤的生物群落結(jié)構(gòu)?這一科學(xué)問題還亟待解答。

中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所土壤健康維持機(jī)制與生物調(diào)控途徑創(chuàng)新組群針對(duì)這一問題，在退化生態(tài)系統(tǒng)開展了為期三年的野外控制實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)追蹤了土壤接種對(duì)接種層及深層土壤中細(xì)菌、真菌和線蟲群落的動(dòng)態(tài)影響。研究發(fā)現(xiàn)，土壤接種雖改變了退化草原的生物群落組成，但其效應(yīng)主要局限于接種層的供體土壤中。而在接種層下方的土壤中，真菌和線蟲群落呈現(xiàn)出向供體群落特征逐步趨同的演化趨勢(shì)。

該研究證實(shí)土壤接種的生態(tài)效應(yīng)具有明顯的空間梯度特征。研究表明，成功的生態(tài)恢復(fù)不僅取決于引入生物群落的自身特性，更依賴于其與土著群落及環(huán)境因子(如pH、養(yǎng)分狀況)之間的復(fù)雜互作關(guān)系。小型土壤生物(如線蟲)和特定功能類群(如真菌)憑借較強(qiáng)的遷移能力和生態(tài)可塑性，在跨土層傳播與群落重建過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

這一成果為退化系統(tǒng)的精準(zhǔn)修復(fù)提供了理論支撐。研究建議未來在選擇供體土壤時(shí)，應(yīng)綜合考量生態(tài)系統(tǒng)類型及其關(guān)鍵功能生物類群(特別是真菌)的匹配度。為實(shí)現(xiàn)更深層次的土壤生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，需將土壤接種與植被優(yōu)化配置等措施有機(jī)結(jié)合，協(xié)同促進(jìn)生物群落的深度融合，推動(dòng)退化生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的恢復(fù)目標(biāo)。

相關(guān)研究成果以"Does soil inoculation truly steer the composition of native soil communities?"為題，發(fā)表于國際土壤學(xué)權(quán)威期刊Soil Biology and Biochemistry。沈陽生態(tài)所已畢業(yè)博士研究生李玉輝為第一作者，李琪研究員為通訊作者。荷蘭萊頓大學(xué)T. Martijn Bezemer教授、沈陽生態(tài)所李英濱副研究員和畢業(yè)博士生韓旭為共同作者。該研究獲得國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院國際伙伴計(jì)劃等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。

圖1 土壤接種驅(qū)動(dòng)土壤生物群落演替概念圖

圖2 土壤細(xì)菌、真菌和線蟲群落組成在土壤接種三年的動(dòng)態(tài)變化