打印石质土壤在全球范围内广发布，尤其在山地生态系统中普遍存在。土壤中石砾存在能够显著改变土壤物理结构，减少地表径流、增加入渗率，影响水分和养分的再分配，从而对水文过程和地球生物化学循环产生深远影响。土壤微生物作为生态过程的关键驱动因子，受到土壤性质的强烈作用。石砾与细土形成微生境“石际”，增加了微生物生境的异质性，改变其代谢效率，从而有利于支持不同于细土的微生物群落。然而，目前石砾含量对土壤微生物影响及其机理的认识不清晰。因此，研究土壤微生物群落对石砾含量变化响应可为退化石质土的改良与恢复提供科学依据。
中科院成都生物研究所生态恢复与生物多样性保育课题组在岷江上游干旱河谷气候背景下，开展4个石砾含量（0%，25%，50%和75%，V V-1）梯度的田间控制试验，种植2年乡土物种，毛莲蒿（Artemisia vestita），鞍叶羊蹄甲（Bauhinia brachycarpa）和白刺花（Sophora davidii）以及无植物对照，通过测定磷脂脂肪酸表征微生物群落组成，探究微生物生物量及其组成对不同石砾含量和植物生长的响应及机理。
研究发现，与0%和25% 石砾含量相比，50%和75%石砾含量显著降低了总微生物量、细菌、腐生真菌和丛枝菌根真菌的量。与对照相比，植物种植显著增加了75%石砾含量下的总微生物量，从而改变了微生物群落组成。石质土结构梯度上微生物群落的变化主要受土壤水分、有效氮、总磷和植物细根生长的调控。本研究结果证明，中、高石砾含量土壤阻碍了微生物群落发展，而高石砾含量下植物生长改善了土壤理化性质、缓解了环境压力，有利于微生物量的增加。
研究受国家重点研发项目（2020YFE0203200）和国家自然科学基金（No. 32271654）的联合资助，黄龙、包维楷、李芳兰等共同完成，部分数据以“Influences of rock fragment content and vegetation on soil microbial communities”为题发表于Catena。
图1 基于Bray-Curtis距离的微生物群落非度量多维尺度分析
图2 石质土中土壤理化性质和植物特征对微生物群落的相对解释度