土壤微生物多样性通过共现网络复杂性表征高寒草甸生态系统多功能性

土壤微生物多样性在生态系统功能的维持方面发挥着至关重要的作用，但是土壤生物多样性与生态系统功能（Biodiversity-ecosystem function，BEF）关系仍存在争议。以往的研究多基于简单多样性指标（如物种数、香浓多样性指数等）对BEF关系进行探究，忽略了物种间复杂的相互作用在BEF关系中的重要性。以青藏高原米拉山高寒草甸为研究对象，使用Illumina MiSeq高通量测序技术测定了6个海拔高度（3755 m、3994 m、4225 m、4534 m、4900 m、5120 m）土壤细菌和真菌群落特征，分析了简单微生物多样性指标（物种数）和共现网络复杂性与生态系统多功能性（Ecosystem multifunctionality，EMF）的关系，以期进一步揭示微生物多样性与EMF的关系。共现网络分析表明，表征土壤细菌和真菌网络复杂性的节点（Node）和边（Link）沿海拔高度的升高显著下降（P<0.05）。土壤细菌和真菌的多样性和网络复杂性均沿海拔的升高显著下降（P<0.05），而且网络复杂性比相应的多样性下降明显。在未控制环境因素时，真菌和细菌的多样性和网络复杂性均与EMF显著正相关（P<0.05）；其中真菌和细菌网络复杂性对EMF的解释度高于相应多样性对EMF的解释度。通过偏回归分析（Partial least squares regression，PLSR）控制年降水、年均温、黏粒含量、盐基离子和酸性离子等气候及土壤环境因子影响后，土壤细菌和真菌物种多样性与EMF的显著正相关关系变为不相关（P>0.05），而网络复杂性与EMF的显著正相关关系（P<0.05）仍然存在。利用方差分解分析（Variance partition analysis，VPA）将环境因子纳入对EMF的影响后发现，土壤微生物网络复杂性和环境因子对EMF变化的解释度可达80%，高于土壤微生物多样性与环境因子对EMF变化的解释度。结构方程模型（Structural equation model，SEM）分析进一步显示，土壤细菌多样性和真菌多样性通过促进对应共现网络的复杂性，间接对EMF产生正向影响。综上所述，相较于简单的多样性指标，土壤微生物网络复杂性对EMF具有更好的解释度和预测性，微生物多样性主要通过促进网络复杂性间接正向影响EMF。研究结果扩展了BEF关系的研究，证明微生物物种多样性主要通过促进对应的网络复杂性维持EMF。     

土壤微生物网络复杂性预测黄土高原造林恢复生态系统多功能性

人类活动导致黄土高原土地退化和生物多样性丧失,进而降低了生态系统功能。人工造林是该区域退化土地恢复的重要措施。现有的生态修复研究通常侧重于微生物群落物种多样性的恢复对单一生态系统功能的影响,而忽略了微生物间存在的相互作用与生态系统多功能性(Ecosystem multifunctionality, EMF)的关系。为探究造林恢复过程中土壤微生物多样性和网络复杂性与EMF的关系,本研究采用时空代换法(space-time substitution method),沿50年造林恢复时间序列,分析了黄土高原地区造林恢复对土壤微生物群落多样性、土壤微生物网络复杂性以及与土壤养分循环相关的10个生态系统功能指标的影响,明确了土壤微生物群落特征与EMF的关系。结果表明,随造林恢复时间序列的增加,土壤微生物群落的综合多样性、网络复杂性和EMF均呈现出显著增加后下降的趋势(P<0.05),其中土壤微生物综合多样性和网络复杂性在第8年达到最高值,EMF在第20年达到最大值。在未控制土壤环境因素时,细菌和古菌多样性与EMF无显著相关性,真菌多样性与EMF呈显著正相关(P<0.001);土壤微生...