華南植物園魯顯楷研究員團隊在Land Degradation & Development期刊發表最新研究成果，首次從微生物代謝養分限制的視角揭示了島礁生態系統恢復中植被種植模式的優化策略，為生態工程實踐提供了科學依據。在生態系統演替初期，因土壤養分貧乏，宜優先采用單一物種種植模式以快速形成基礎生產力；待養分積累達到微生物代謝需求閾值后，逐步引入混交模式，通過物種互補效應提升生態系統生物多樣性及穩定性。

土壤微生物在陸地系統養分循環中扮演著關鍵調控作用。微生物代謝限制特征反映了其資源需求與營養物質供給之間的平衡,對環境變化響應敏感。熱帶島礁生態系統通常具有高鹽、高堿、貧瘠、持水能力差等特點，這些嚴重阻礙了支撐植被生長的微生物學過程，導致植被恢復面臨嚴峻挑戰。因此，如何選擇適宜的恢復模式已成為亟需解決的科學問題。該研究針對熱帶珊瑚島脆弱生態系統，聚焦在微生物養分代謝限制，探討其對不同植被恢復模式的響應機制。

該研究依托長期觀測樣地，分析了不同植被恢復模式下（無植被、單一種植和混合種植）的土壤酶化學計量特征，并運用酶化學計量和矢量模型解析了土壤微生物代謝限制狀況。研究發現，熱帶珊瑚島土壤養分是調控微生物代謝限制的主導因素，微生物代謝主要受碳（C）和氮（N）可利用性的強烈限制，而磷（P）并非限制因子。尤為關鍵的發現是，單一種植模式（如抗風桐，Pisonia grandis）比混合種植模式更能適應養分限制的島礁環境。

基于研究結果，研究團隊提出在恢復初期應優先采用以抗風桐等為代表的單一種植模式，以快速建立先鋒植被并有效改善土壤養分狀況；待土壤養分積累至一定閾值后，再逐步過渡到混合物種策略，以提升生物多樣性與生態系統服務功能。該研究從微生物角度回答了熱帶珊瑚島生態系統恢復如何選擇植被種植模式的問題，為我國海島生態系統恢復與實踐提供了有力的科學依據。

相關成果以“Effects of different ecological restoration paradigms on soil microbial metabolic limitation in a tropical coral island”在線發表于國際知名刊物Land Degradation & Development（《《土地退化與發展》》）。中國科學院華南植物園博士生魏文濤為論文第一作者，已出站博后何小香為共同第一作者，魯顯楷研究員為通訊作者。華南植物園任海、閆俊華、葉清、王法明研究員等參與了該研究。研究得到國家重點研發計劃項目等資助。文章鏈接： https://doi.org/10.1002/ldr.70258

圖1.?熱帶珊瑚島不同植物種植模式下土壤酶活性

圖2.?熱帶珊瑚島不同植物種植模式下酶矢量特征

圖3.?土壤性質、土壤養分以及微生物性質對微生物養分限制的主要影響途徑