北京大学王志恒课题组揭示植物-土壤微生物互作的全球模式和驱动因素
北京大学王志恒课题组揭示植物-土壤微生物互作的全球模式和驱动因素
了解物种多样性维持的机制一直是生态学的核心问题。最近的研究强调了植物与土壤之间的相互作用(植物-土壤反馈，PSF)在植物群落中维持植物多样性的潜在重要性。北京大学王志恒课题组利用一个包括202个研究5969个实验观测值的全球PSF数据集，探索了木本和非木本生长形式的PSF强度的地理模式和气候驱动因素。
研究背景
了解物种多样性维持的机制一直是生态学的核心问题。最近的研究强调了植物与土壤之间的相互作用(植物-土壤反馈，PSF)在植物群落中维持植物多样性的潜在重要性。PSF是基于植物影响非生物和生物土壤环境的过程，这一过程反过来又影响其他同种和异种植物的性能。自20世纪90年代初以来，生态学家进行了大量实验，发现PSF过程对植物物种丰度、入侵成功、群落演替和物种丰富度有显著影响。因此，PSF可能在大空间尺度上对植物多样性格局有所贡献。先前的研究表明，在不同的物种和地区，PSF可以从正到中性和负，但PSF的地理模式仍然存在很大的争议，这限制了我们对PSF对植物多样性模式影响的普遍性的理解。
研究方法
基于此，北京大学王志恒课题组利用一个包括202个研究5969个实验观测值的全球PSF数据集，探索了木本和非木本生长形式的PSF强度的地理模式和气候驱动因素。由于已有研究发现植物物种属性(如原生物种与非原生物种)和实验环境也可能影响PSF的强度，因此研究人员首先评估了多种植物属性和实验环境如何影响PSF的变化。然后，研究人员评估了PSF值是否在低纬度地区更负，正如Janzen-Connell假说所建议的那样。第三，探讨气候因子尤其是干旱对PSF地理格局的影响。最后，研究人员比较了不同生长形式(木本与非木本)和不同实验环境(田间与温室试验)下PSF的地理格局和气候驱动因素的差异。
图1展示了研究中使用的样本位置分布、实验环境划分以及木本和非木本物种的植物-土壤反馈效应大小置信区间。
研究发现
研究发现：PSF平均为负，受植物属性和环境设置的影响。木本植物psf不随纬度变化，而非木本植物psf在高纬度呈负相关。在木本和非木本物种中，PSF一直与干旱增加呈正相关，可能是由于相对于土壤传播的病原体，互惠微生物增加。这些发现在田间和温室实验中是一致的，表明PSF的变化可能是由气候的土壤遗产驱动的。研究结果呼吁谨慎使用PSF作为纬度多样性梯度的解释。研究人员还呼吁进行更多的实验，特别是在热带森林和南半球，以对PSF的纬度梯度进行更可靠的评估。与温度相比，干旱是影响土壤微生物组成的主要因素，这表明水分对土壤微生物组成的影响更为重要。研究结果进一步表明，干旱或降水的变化可以通过介导植物-土壤微生物的相互作用来影响物种共存和植物群落的动态。
图2展示了纬度、干旱指数和植物-土壤反馈在五个独立数据集之间的关系。