人類活動干擾不斷引起氣候變化，并挑戰(zhàn)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在當(dāng)前氣候變化下，極端降雨的發(fā)生頻率和強(qiáng)度日益增加，這在我國西南和華東地區(qū)尤為明顯，對農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)造成重大損失。如何通過構(gòu)建高效的農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)來應(yīng)對極端降雨的干擾，已成為學(xué)術(shù)界和農(nóng)戶高度關(guān)注的問題。因此，科學(xué)家一直致力于用生態(tài)系統(tǒng)的屬性來增加群落穩(wěn)定性，從而提高目標(biāo)物種的生長，抵抗極端降雨的危害。
花椒（Zanthoxylum bungeanum）作為我國重要的經(jīng)濟(jì)樹種，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民增收和脫貧致富起著重要作用。花椒樹根系發(fā)達(dá)，固土能力強(qiáng)，能耐干旱貧瘠，但不耐澇，積水易死。顯然，在極端降雨的情況下，花椒產(chǎn)量面臨著減產(chǎn)，特別是死亡的威脅。而實際上，農(nóng)戶傳統(tǒng)上構(gòu)建了大量的不同種類的花椒農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)，這些系統(tǒng)具有增加土壤可利用養(yǎng)分，提高土壤生物多樣性和花椒生產(chǎn)力的能力。農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)是緩和極端降雨氣候的工具之一。由微生物、線蟲等不同功能群所構(gòu)成的土壤微食物網(wǎng)在土壤有機(jī)質(zhì)分解、碳氮礦化、物理條件的改善等方面具有十分重要的作用，為植物提供可吸收利用的養(yǎng)分，因此，土壤微食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要。然而，花椒農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)如何促進(jìn)極端降雨后土壤微食物網(wǎng)的恢復(fù)過程及其機(jī)理尚不清楚。
中國科學(xué)院成都生物研究所潘開文課題組博士研究生孫鋒在導(dǎo)師潘開文研究員的指導(dǎo)下，針對岷江上游地區(qū)花椒間作大豆、花椒間作苜蓿、花椒單作等不同的花椒農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)開展人工模擬極端降雨試驗，系統(tǒng)研究了極端降雨后不同花椒農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)對土壤微食物網(wǎng)恢復(fù)力的影響過程及其機(jī)制。結(jié)果表明，在極端降雨后，花椒間作大豆復(fù)合系統(tǒng)通過增加土壤可溶性有機(jī)碳顯著提高土壤微生物和線蟲群落的恢復(fù)力；而花椒間作苜蓿復(fù)合系統(tǒng)卻只增加了土壤微生物的恢復(fù)力，對土壤線蟲恢復(fù)力無顯著增加作用。因此，在極端降雨后，豆科特異性對花椒樹土壤生物恢復(fù)力有不同的作用，不同的花椒復(fù)合系統(tǒng)能產(chǎn)生差異化的土壤食物網(wǎng)恢復(fù)力進(jìn)而影響花椒的生長。就本研究而言，花椒間作大豆模式有利于應(yīng)對極端降雨的負(fù)面干擾。這一發(fā)現(xiàn)為花椒林生產(chǎn)和經(jīng)營管理，以及應(yīng)對極端降雨變化提供了重要的理論支撐。
該研究成果獲得國家自然科學(xué)基金（#31370632和31500517）資助。近日以Soybean supplementation increases the resilience of microbial and nematode communities in soil toextreme rainfall in an agroforestry system為題在線發(fā)表于國際期刊 Science of the Total Environment,2018, 626: 776-784.
作用機(jī)理示意圖
極端降雨后不同植物群落土壤微生物恢復(fù)過程