Как многоуровневые взаимодействия облегчают фосфорное ограничение в субтропических экосистемах

Исследовательская группа под руководством профессора Ван Кэлина из Института субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук выяснила, как многоуровневые организмы адаптируются к ограничению фосфора (P) в субтропических экосистемах.

Их выводы, опубликованные в Journal of Advanced Research, проливают свет на стратегии смягчения фосфорного ограничения в хрупких субтропических экосистемах.

Ограничение фосфора серьёзно сдерживает устойчивость сельского хозяйства и стабильность структуры и функций лесных экосистем в субтропических регионах. Хотя растения и фосфат-мобилизующие бактерии играют ключевую роль в мобилизации почвенного P, их эффективность зависит от климата, землепользования, литологии и организмов более высоких трофических уровней.

Предыдущие исследования фокусировались на отдельных абиотических или биотических факторах, оставляя пробел в понимании того, как многоуровневые организмы адаптируются к дефициту P в различных литологических условиях.

В этом исследовании учёные создали трансекту с севера на юг в субтропическом Юго-Западном Китае, охватив контрастные литологии — карбонатные (карстовые) породы и обломочные (некарстовые) породы. Они изучили, как многоуровневое биоразнообразие и взаимодействия влияют на мобилизацию почвенного P при переходе от сельскохозяйственных угодий к лесной сукцессии.

Результаты показывают, что:

• Длительное внесение удобрений как в карстовых, так и в некарстовых угодьях увеличивает накопление умеренно лабильных и стабильных пулов P, одновременно ослабляя биологическую способность к мобилизации P.
• После преобразования угодий в лес лабильная фракция P в карстовых почвах увеличилась на 43,8%, в то время как умеренно лабильная и стабильная фракции P уменьшились на 79,1% и 36,6% соответственно.
• В некарстовых почвах умеренно лабильная и стабильная фракции P уменьшились на 62,6% и 34,8% соответственно.
• Многоуровневое биоразнообразие и способность к активации P были значительно выше в карстовых регионах, чем в некарстовых.

Восстановление леса в карстовых регионах усилило каскадные взаимодействия между фосфат-мобилизующими бактериями, микоризными растениями и нематодами. Эта синергия усилила биологическую мобилизацию и поглощение P, что снизило осаждение P кальцием/магнием и, как следствие, смягчило фосфорное ограничение.

Исследование подчёркивает уязвимость карстовых экосистем к антропогенным нарушениям, таким как обработка почвы и вырубка лесов, которые легко вызывают потерю видов и нарушают критически важные многоуровневые взаимозависимости.

«Сокращение минеральных фосфорных добавок и усиление мобилизации накопленного P через биологические пути имеют решающее значение для повышения устойчивости сельского хозяйства и поддержки восстановления деградированных экосистем в условиях глобальных изменений», — заявил профессор Чжао Цзе, автор-корреспондент исследования.