文章题目：Soil function-microbial diversity relationship is impacted by plant functional groups under climate change
期刊：Soil Biology and Biochemistry
影响因子：9.8
发表时间：2025
参考文献：Jayaramaiah R H, Martins C S.C, Egidi E, et al. Soil function-microbial diversity relationship is impacted by plant functional groups under climate change. Soil Biology and Biochemistry, 2025(200). https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109623
1.研究背景
l植物多样性与生态系统功能（BEF）关系受关注，土壤生物多样性也对生态系统功能有重要作用，且两者关系受多种因素影响，如土壤生物多样性对功能的影响受生态系统水分可用性影响，植物物种对土壤细菌群落的影响与植物群落多样性和植物衍生资源对土壤微生物的作用有关。
l植物与微生物多样性相互作用影响生态系统功能，但在不同气候条件下，特别是水分可用性变化时，相关实验证据匮乏。
l植物功能群（PFGs）影响土壤微生物群落和功能，但植物功能丰富度和个体功能群对土壤微生物多样性和生态系统过程的影响尚不清楚，且全球变化对生物多样性和生态系统功能的影响研究中，生物相互作用研究不足。
2.研究目的
l探究土壤微生物多样性、植物多样性和植物功能群（PFGs）之间的复杂相互作用，以及它们在干旱胁迫下对土壤功能的影响。
l明确植物和微生物多样性损失对生态系统功能的影响，为制定管理和保护政策提供依据。
3.科学问题
l土壤微生物多样性损失是否会削弱植物多样性与生态系统功能之间的正相关关系，特别是在干旱条件下？
l植物功能群在干旱期间对土壤功能的缓冲作用是否比植物多样性更显著？
4.实验材料与方法
实验设计
l实验设计：采用析因设计，设置3个土壤微生物多样性稀释水平（D0、D2、D6）和3个植物物种丰富度水平（1、3、6种），植物物种包括虎尾草（Chloris gayana）、马唐草（Digitaria eriantha）（C4 禾草）、多养生黑麦草（Lolium perenne）、球茎葫草（Phalaris aquatica）（C3 禾草）、甜菜（Biserrula pelecinus）和紫苜蓿（Medicago sativa）（豆科植物），同时设置无菌土接种磷酸盐缓冲盐水（PBS）的对照。
l土壤微生物多样性测定：用稀释至灭绝法处理采集的草原表层15cm土壤，用γ辐射灭菌后，以10倍稀释法用PBS缓冲液创建代表高、中、低微生物多样性的接种物，按9:1比例接种到无菌土中，预培养18周使微生物生物量恢复，用扩增子测序和qPCR监测验证。
l微宇宙和植物多样性建立：在装有不同微生物多样性水平土壤的花盆中建立草原微宇宙，种植不同丰富度（1、3、6种）的植物幼苗，幼苗在无菌条件下培养约5周，随机排列于温室，控制温度和光照。
l干旱处理和采样：微宇宙在植物建立初期（T1）和早期开花阶段（干旱前，T2）正常浇水，中间采样。16周后对一半花盆进行2周干旱处理（浇水至持水量的30%），另一半保持60%持水量，干旱期间每天监测重量含水量，干旱2周后（T3）和4周恢复后（T4）采集土壤和植物样本，评估干旱对地下功能的影响。
l土壤理化、功能和多样性测定：测定土壤水分、pH、可萃取硝酸盐、铵、磷酸盐、总碳、总氮、矿化氮速率和潜在酸性磷酸酶（PHOS）活性，提取土壤总基因组DNA，在种植前（T0）用qPCR测量细菌和真菌RNA拷贝数，用扩增子测序分析微生物群落结构。测量植物生物量、叶片碳、氮、磷含量。
l数据分析：采用统计模型（如Spearman相关性分析、线性回归、多因素方差分析）评估各因素对土壤氮磷库及过程的影响。
5.结果与讨论
l土壤微生物组分析显示：稀释间微生物群落结构有显著变化，尤其是低丰度类群，植物存在影响微生物生物量，但对群落组成影响不显著。
l土壤功能的预测因子及地上-地下相互作用：微生物多样性和群落结构在干旱前对磷酸酶活性解释方差较大，干旱期对土壤氮循环相关功能影响增大。
l干旱和恢复期间植物功能群作为土壤功能的主要预测因子：部分相关分析表明地上植物参数与土壤功能相关性在多数情况下与微生物群落结构无关，但在N矿化方面，微生物多样性起重要调节作用。多因素方差分析显示植物物种丰富度、PFGs和微生物多样性在实验各阶段有显著主效应和交互作用。
图1 植物物种丰富度和土壤多样性对土壤库和过程的影响。在开花早期（干旱前）（i）、干旱期间（ii）和恢复后（iii）的每个土壤多样性水平中，探讨了土壤功能与观察到的植物物种丰富度之间的关系。观察到的植物丰富度与 (a) 铵、(b) 硝酸盐、(c) 磷酸盐、(d) 氮矿化速率和 (e) 酸性磷酸酶活性之间的关系。回归线显示了显着的植物丰富度效应。
