近日，中國科學院華南植物園恢復生態學團隊研究揭示了季節性氣候變化通過調控資源供給與微生物養分需求平衡，驅動森林土壤碳、氮、磷循環的新機制，為預測全球變化背景下森林生態系統碳匯功能與養分循環響應提供了新理論依據。相關成果發表于《土壤生物學與生物化學》（Soil Biology & Biochemistry）。
季節性水熱變化重塑海拔梯度上土壤微生物代謝限制格局的概念框架。研究團隊供圖
論文通訊作者、中國科學院華南植物園研究員劉占鋒表示，研究發現季節性水熱變化能夠重塑海拔梯度對土壤微生物代謝限制的調控格局：旱季微生物代謝以碳限制為主，雨季則轉向更強的磷限制，且這種磷限制隨海拔升高進一步加劇。
土壤微生物是森林生態系統碳、氮、磷循環的重要驅動力，其資源獲取策略直接影響有機質分解、養分釋放和碳儲存。然而，季節性水熱變化與海拔梯度如何共同影響微生物資源獲取策略及代謝限制格局，此前長期缺乏系統認識。
論文第一作者、中國科學院華南植物園助理研究員牟之建介紹，研究團隊在國家自然科學基金項目、廣東省基礎與應用基礎研究旗艦項目等資助下，依托廣東鼎湖山國家級自然保護區900米海拔梯度，在旱季和雨季同步采集19個海拔樣點的土壤樣品，綜合運用胞外酶化學計量學、閾值元素比（TER）模型、微生物生物量化學計量及多元統計分析，系統解析了季節與海拔共同作用下微生物代謝限制格局及其驅動機制。
研究表明，季節變化是驅動微生物代謝限制重組的主導因素，其影響強度超過海拔梯度本身。旱季低溫和干旱降低了有機底物可利用性，微生物需投入更多資源獲取碳源，因而表現出較強的碳限制；隨海拔升高，較高的土壤pH和增加的凋落物碳輸入部分緩解了該限制。雨季溫暖濕潤條件促進微生物生長代謝，提高其對磷的需求；同時，高度風化土壤中有效磷供應不足，尤其高海拔地區植物組織含磷量進一步降低，導致微生物磷限制持續增強。
在此基礎上，研究提出“資源供給-微生物需求”耦合機制框架：季節性水熱變化通過改變底物可利用性與養分供給，調節微生物資源分配策略，驅動土壤微生物代謝限制在碳限制與磷限制之間發生季節性轉換，并最終影響森林土壤碳、氮、磷循環過程。
研究進一步預測，未來降水季節性和水熱格局的變化可能持續重塑森林土壤微生物資源獲取策略及養分限制狀態，進而影響森林生態系統碳匯形成與穩定性，為理解和預測全球變化背景下森林生態系統功能響應提供了新理論框架。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2026.110260
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