圖1 熱帶雨林原始林和次生林植物群落水平功能性狀特征及其關鍵影響因子

圖2 熱帶雨林原始林和次生林土壤微生物功能組成特征及其關鍵影響因子

圖3 植物功能性狀和資源策略對氮磷養分變化的響應及其對土壤微生物功能組成的級聯效應

全球氮沉降激增而磷沉降相對緩慢，由此引發土壤氮磷養分失衡的生態問題，這在“富氮缺磷”的熱帶森林中尤為凸顯。植物會通過改變功能性狀而調整資源獲取策略來適應土壤養分的變化，土壤微生物則通過改變群落結構與功能組成來應對養分波動。然而，在土壤氮磷養分供給失衡的條件下，植物和土壤微生物群落水平上的響應特征及其內在關聯仍存在研究空白。

鑒于此，熱林所生物多樣性與生態服務團隊依托海南尖峰嶺國家森林生態系統定位站平臺，通過結合熱帶雨林60 ha大樣地和160 km2公里網格樣地植物、土壤與微生物監測數據的空間多變量分析與一個為期14年的原位養分添加實驗開展研究，首次系統地揭示了磷限制的熱帶雨林土壤中營養誘導的植物功能性狀和微生物群落變化特征，并深入探究了植被如何調節微生物群落對外源養分輸入的響應。結果發現高氮低磷的營養環境促使熱帶雨林樹木的葉片通常具有較低的養分含量和較高的干物質含量，從而引發葉片性狀向保守型資源策略轉變，這種植物性狀的變化會選擇性地招募叢枝菌根真菌和腐生真菌，而非外生菌根真菌，以促進磷的吸收。然而，土壤磷含量增加則導致植物性狀向獲取資源策略轉變，表現為葉片磷含量、葉面積指數及性狀多樣性增加，同時土壤細菌K策略者和外生菌根真菌的相對豐度也隨之增加。這些變化將進一步改變養分循環并影響土壤碳封存。研究結果增強了我們對熱帶森林植物適應土壤氮磷失衡機制的理解，為預測未來土壤養分條件變化情景下的微生物動態及其相關功能提供了理論支撐。

相關研究成果以Plant Functional Traits Define Microbial Response to Nutrient Availability in Tropical Rainforest Soil為題發表在生態學頂級期刊《Global Change Biology》。熱林所陳潔副研究員為第一作者，李艷朋副研究員為共同第一作者，許涵研究員為通訊作者。熱林所李意德研究員、陳德祥研究員和周璋副研究員對本研究做出了重要貢獻，中國科學院華南植物園劉占峰研究員、澳大利亞西澳大學Hans Lambers教授和德國哥廷根大學Yakov Kuzyakov教授為論文提供了寶貴建議。該研究工作得到中國林科院優秀青年創新人才培育項目(CAFYBB2020QB003)和國家自然科學基(32371851)的資助。