近年来, 随着稳定同位素技术、原位监测设备以及土壤水提取方法的持续改进, 生态水文学对“生态水文分离”现象的认识显著深化: 植物与径流往往分别取自束缚水与自由水两个功能不同的土壤水库。该文系统回顾了“两水世界”假说的发展脉络, 并结合最新研究成果, 详细综述了该假说在小流域实验、跨尺度分析及跨生态系统比较研究中的最新进展。文章系统归纳了降水入渗后土壤中束缚水与自由水的形成机制、时空动态以及两者之间一定程度的连通性; 同时讨论了植物水源判识、土壤水采样技术标准化和生态水文模型构建中面临的关键问题。基于最新高频观测与提取技术, 该文提出未来研究方向, 包括深入揭示植物吸水机理、改进同位素在线监测方法、建立多尺度耦合模型以及开展不同气候和植被条件下的对比研究。期望更准确评估植被用水与径流形成的耦合关系，为生态恢复与流域管理提供过程可解释的依据。

草地土壤碳库作为陆地生态系统碳库的核心组分, 其有机和无机组分在陆地碳循环和气候反馈中发挥着重要作用。然而, 现有研究多聚焦于土壤有机碳动态, 对综合考量两种组分的碳储量调控机制认知不足, 且对不同草地类型土壤碳储量在组分和空间分布的整体认识仍有待深化。该研究基于内蒙古温带草地的实地调查, 选取典型草原和草甸草原两种主要草地类型, 测定土壤理化性质、植物生物量及化学性状, 以及微生物生物量碳和群落组成。在此基础上, 利用增强回归树和结构方程模型, 探究气候、土壤、植物和微生物四类因素对土壤总碳及其有机和无机组分储量的相对重要性, 并探讨其潜在影响机制。研究发现, 典型草原0-60 cm土壤无机碳储量((2.75 ± 0.15) kg C·m^-2)显著高于草甸草原((0.45 ± 0.03) kg C·m^-2), 而土壤有机碳储量无显著差异(分别为(8.61 ± 0.19)和(8.32 ± 0.17) kg C·m^-2), 致使典型草原的土壤总碳储量显著高于草甸草原。两类草地土壤有机碳含量均随深度递减; 但土壤无机碳含量在典型草原深层积累, 而草甸草原无此趋势。植被特征、气候和土壤属性等多种生物和非生物因素共同驱动了土壤总碳及其有机和无机组分储量的变化。不同草地类型土壤碳储量的主要调控因素存在差异: 在受水分限制较强的典型草原, 土壤碳储量主要受气候因素的调控; 而水分条件较好的草甸草原, 更多受到土壤因素的影响。该结果为准确评估温带草地土壤碳储量, 理解多因素交互作用下的土壤碳储量分配机制提供了科学依据。

植物生长受自身特性和土壤微生物群落的共同影响。然而, 自然群落中植物资源获取策略如何通过根际微生物进而影响自身生物量, 目前尚缺乏明确的认识。该研究选取河北省塞罕坝草甸草原中的12种优势和常见植物种类, 对其根际土壤真菌进行高通量测序, 并同步测量了这些植物叶片和根系的功能性状及地上生物量, 旨在阐明不同资源获取策略的根际土壤真菌多样性与地上生物量的关系。研究发现: 1)资源获取策略上, 豆科植物属于“快生长”策略物种, 而莎草科和禾本科植物属于“慢生长”策略物种; 莎草科植物为“自给自足”策略, 而多数非豆科杂类草则倾向于“外包”策略。2) “慢生长”策略与“自给自足”策略的植物增加了根际总体真菌和腐生真菌多样性, 并且该策略植物的地上生物量在群落中占据主导地位。3)根际土壤真菌多样性与植物地上生物量正相关, 其中腐生真菌和病原真菌多样性的贡献尤为关键。4)群落内部地上生物量的差异主要由植物“快-慢”经济谱的直接作用主导。这些发现不仅揭示了植物资源获取策略对根际土壤真菌群落的调控作用, 还强调了植物“快-慢”经济谱和根际土壤真菌多样性在驱动地上生物量积累中的关键作用, 为理解植物-微生物互作对草地生态系统功能的影响提供了理论依据。

樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)是北方风沙区生态环境建设中重要的常绿乔木树种。该研究旨在揭示樟子松人工林地下真菌群落构建模式, 以期深化对“樟子松-真菌”互馈调节关系的理解, 并为樟子松人工林可持续经营管理提供微生物视角下的理论基础。该研究以呼伦贝尔沙地不同林龄(26、37和46 a)樟子松人工林为研究对象, 探究其不同生态位(根系、根际土壤和非根际土壤)下真菌多样性和群落组成时空动态特征, 并阐明其构建模式。主要结果有: (1)林龄和生态位对樟子松人工林地下真菌多样性有显著影响。地下真菌群落物种丰富度和多样性指数均值排序为46 a > 26 a > 37 a, 随林龄增加群落间相异性逐渐增加; 地下真菌群落物种丰富度、多样性指数和相异性指数均呈现非根际土壤真菌(NRhSF) >根际土壤真菌(RhSF) >根内真菌(RAF)。(2)樟子松人工林地下真菌属于14门592属。26、37和46 a人工林地下真菌分别包含3、1和5个丰富属, 均具有内生真菌或外生菌根真菌的共生能力; RAF、RhSF和NRhSF分别包含3、8和5个丰富属, 被孢霉门(Mortierellomycota)和腐生营养型真菌占比逐渐增加。(3)樟子松人工林地下真菌主要构建过程为扩散限制(63.54%), 其次是生态漂变(22.06%)和同质选择(12.90%)。林龄与地下真菌群落结构呈显著正相关关系; 影响RAF、RhSF和NRhSF的主要土壤因子分别为土壤全磷含量(RAF)、全氮含量和全磷含量(RhSF)以及土壤有机质含量(NRhSF)。研究结果表明, 樟子松人工林地下真菌多样性和群落组成在不同林龄和不同生态位存在时空异质性, 随机性过程主要由扩散限制主导影响着这些群落, 确定性过程是宿主选择和环境过滤共同作用的结果。

干旱打破树木的碳(C)平衡过程是诱发树木干旱死亡的主要因素, 这一过程可能受到土壤养分(如氮(N))有效性的调控。然而, 氮添加对树木干旱响应过程中地上-地下部分碳和氮利用、各器官碳氮耦合关系的影响仍不清楚。该研究通过为期两年的微宇宙实验, 在第一个生长季对无梗花栎(Quercus petraea)进行氮添加处理, 随后在第二个生长季进行干旱处理, 并在干旱前进行¹⁵N标记、干旱中进行¹³C标记, 双标记后经过连续3次破坏性取样研究氮添加对无梗花栎响应持续干旱过程中碳氮分配动态的影响。主要研究结果: 1)前期氮添加促进了无梗花栎地上部分光合碳和氮分配, 也促进了根系氮吸收, 改变了植株地上-地下新吸收碳和氮的关系, 降低了各器官非结构性碳水化合物(NSC)含量; 2)干旱对无梗花栎地上-地下碳氮分配过程、各器官碳和氮关系的影响较小, 但降低了各器官NSC含量; 3)干旱第40-73天过程中, 前期氮添加下的无梗花栎表现出将吸收的氮和光合碳逐渐向地下器官转移的趋势。综上, 无梗花栎通过调控自身对碳和氮的利用策略, 具有较好的干旱适应能力, 而前期氮添加很可能会增加无梗花栎的干旱敏感性。

土壤真菌-细菌群落的相互作用对于维持微生境平衡至关重要。然而, 目前对于真菌-细菌群落共现模式的主要调控因素尚不清楚。为揭示科尔沁沙地樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林土壤真菌-细菌群落间相互作用, 以中龄、近熟和成熟樟子松人工林土壤为研究对象, 以沙质草地为对照, 基于16S rRNA高通量测序技术, 采用分子生态网络分析法比较分析樟子松人工林土壤真菌-细菌网络特征及其影响因素。研究结果表明: (1)随林龄增加, 土壤真菌-细菌网络复杂性降低。中龄林真菌-细菌群落交互最密集, 网络抗干扰能力最强, 稳定性最高。与樟子松人工林相比, 沙质草地土壤真菌-细菌网络更复杂。人工林和沙质草地均以细菌群落间的协同关系为主, 表明细菌群落间的相互作用更加密集。(2)关键节点在不同林龄土壤真菌-细菌网络中存在差异且均为细菌运算分类单元(OTU)。中龄林网络关键节点最多, 其中变形菌门的关键节点占比最大。酸杆菌门在中龄林和近熟林共生网络中均为关键节点, 表明变形菌门和酸杆菌门在维持真菌-细菌网络稳定中起关键作用, 而沙质草地未识别到关键节点。(3)人工林土壤真菌-细菌网络复杂性主要受土壤速效磷含量和土壤含水量的影响, 网络稳定性与土壤有机质和速效磷含量显著相关。研究结果有助于深入理解科尔沁沙地樟子松人工林土壤真菌-细菌共现网络特征, 服务樟子松人工林的可持续经营管理。