季节变化重塑亚热带森林土壤微生物养分限制新机制获揭示
季节变化重塑亚热带森林土壤微生物养分限制新机制获揭示
近日，中国科学院华南植物园恢复生态学团队研究揭示了季节性气候变化通过调控资源供给与微生物养分需求平衡，驱动森林土壤碳、氮、磷循环的新机制，为预测全球变化背景下森林生态系统碳汇功能与养分循环响应提供了新理论依据。相关成果发表于《土壤生物学与生物化学》（ Soil Biology & Biochemistry ）。
季节性水热变化重塑海拔梯度上土壤微生物代谢限制格局的概念框架。研究团队供图
论文通讯作者、中国科学院华南植物园研究员刘占锋表示，研究发现季节性水热变化能够重塑海拔梯度对土壤微生物代谢限制的调控格局：旱季微生物代谢以碳限制为主，雨季则转向更强的磷限制，且这种磷限制随海拔升高进一步加剧。
土壤微生物是森林生态系统碳、氮、磷循环的重要驱动力，其资源获取策略直接影响有机质分解、养分释放和碳储存。然而，季节性水热变化与海拔梯度如何共同影响微生物资源获取策略及代谢限制格局，此前长期缺乏系统认识。
论文第一作者、中国科学院华南植物园助理研究员牟之建介绍，研究团队在国家自然科学基金项目、广东省基础与应用基础研究旗舰项目等资助下，依托广东鼎湖山国家级自然保护区900米海拔梯度，在旱季和雨季同步采集19个海拔样点的土壤样品，综合运用胞外酶化学计量学、阈值元素比（TER）模型、微生物生物量化学计量及多元统计分析，系统解析了季节与海拔共同作用下微生物代谢限制格局及其驱动机制。
研究表明，季节变化是驱动微生物代谢限制重组的主导因素，其影响强度超过海拔梯度本身。旱季低温和干旱降低了有机底物可利用性，微生物需投入更多资源获取碳源，因而表现出较强的碳限制；随海拔升高，较高的土壤pH和增加的凋落物碳输入部分缓解了该限制。雨季温暖湿润条件促进微生物生长代谢，提高其对磷的需求；同时，高度风化土壤中有效磷供应不足，尤其高海拔地区植物组织含磷量进一步降低，导致微生物磷限制持续增强。
在此基础上，研究提出“资源供给-微生物需求”耦合机制框架：季节性水热变化通过改变底物可利用性与养分供给，调节微生物资源分配策略，驱动土壤微生物代谢限制在碳限制与磷限制之间发生季节性转换，并最终影响森林土壤碳、氮、磷循环过程。
研究进一步预测，未来降水季节性和水热格局的变化可能持续重塑森林土壤微生物资源获取策略及养分限制状态，进而影响森林生态系统碳汇形成与稳定性，为理解和预测全球变化背景下森林生态系统功能响应提供了新理论框架。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2026.110260