王红芳副教授发文揭示大型哺乳类食草动物在塑造和维持天然补盐点土壤微生物群落中的作用

作者：温佩颖，吴峰，鲍蕾，王天明，葛剑平，王红芳

论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ece3.10878

2024年1月15日，东北虎豹生物多样性国家野外科学观测研究站王红芳副教授在生态学与进化期刊Ecology and Evolution发表研究论文“The role of large mammalian herbivores in shaping and maintaining soil microbial communities of natural mineral licks: A case study on sika deer at the firebreak adjacent to the Sino-Russian border”。研究证明了中俄边境防火带中的补盐点可以在生长季为梅花鹿提供钠元素的补充，并首次从土壤微生物的角度证明了梅花鹿在访问补盐点的同时，会通过踩踏、排泄等行为维持补盐点的稳定。

图1 本研究的设计流程及研究目的示意图

在大型哺乳类食草动物（LMH）的生活史中，补盐点是必不可少的生境。补盐点的作用可能是为LMH提供必要的矿物元素，而LMH可通过改变植被覆盖和土壤物理化学性质，进而成为维持补盐点的“生态系统工程师”，然而，LMH和补盐点之间的确切关系仍不清楚。为了阐明补盐点的功能以及LMH对补盐点的影响，本研究记录了梅花鹿对补盐点的访问模式，并将补盐点处的土壤理化性质及微生物群落特征与邻近基质土壤进行了比较。研究结果间接支持了“补钠假说”。具体证据有：（1）补盐点处的钠、铁和铝含量显著高于周围基质土壤，而碳、氮和水分含量显著低于周围基质土壤；(2)在钠需求季节(生长季)，梅花鹿对补盐点的访问强度显著增加，同时梅花鹿避免访问铁含量较高的补盐点，从而避免铁过高所引起的中毒。补盐点处的土壤微生物与周围基质存在显著差异，主要受到低碳和氮含量以及生物地球化学循环的改变驱动。由于其不稳定的状态以及对土壤理化性质变化的易感性，补盐点处的土壤微生物群落易受到干扰。结构方程模型（SEM）清晰地显示了梅花鹿对补盐点处土壤微生物的间接影响要远远大于对周围基质土壤的影响，尤其是对细菌的影响。梅花鹿在补盐点的多种行为，如觅食、践踏和排泄，可通过改变碳和氮输入，间接地塑造并稳定土壤微生物群落。

图2 梅花鹿对补盐点的访问模式

图3 基于偏最小二乘结构方程模型揭示梅花鹿对土壤微生物群落的影响

北京师范大学生命科学学院温佩颖博士为该论文第一作者，北京师范大学生命科学学院王红芳副教授为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金委（32071494, 32171654）和国家科技基础资源调查专项（2019FY101700）资助。