《Frontiers in Microbiology》：From microbiome collapse to recovery: a roadmap for microbiome-informed grassland restoration under global change
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这篇综述系统阐述了草地生态系统中微生物组（细菌、真菌、古菌、病毒）的核心功能及其在退化与恢复过程中的动态变化。文章重点分析了过度放牧、气候变化等干扰对微生物多样性、网络稳定性及功能菌群（如从枝菌根真菌VAMF、固氮菌）的破坏机制，并评估了有机改良、微生物接种等恢复策略的潜力与挑战。最后提出整合多组学技术、开发本地化微生物菌剂等未来方向，为制定微生物组信息驱动的草地恢复方案提供理论框架。
微生物组在草地生态系统中的核心作用
草地作为覆盖地球陆地面积约40%的重要生态系统，其生态功能高度依赖于土壤和植物相关微生物组。这些微生物群落通过调控营养循环、土壤结构形成、植物健康及抗逆性，成为维持草地生态稳定的关键。微生物组主要包括细菌、真菌、古菌和病毒，它们在根际、内生区及本体土壤等生态位中形成复杂互作网络。例如，从枝菌根真菌（VAMF）与多数草地植物建立共生关系，显著提升植物磷吸收效率和抗旱能力；而固氮细菌如根瘤菌属（Rhizobium）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）则通过生物固氮缓解草地生态系统的氮限制问题。
草地退化对微生物组的冲击机制
过度放牧、土地利用变化、气候变化及入侵物种等干扰因素会显著降低微生物多样性，破坏微生物网络稳定性。具体表现为：有益菌群（如固氮菌、VAMF）丰度下降，病原菌（如镰刀菌Fusarium spp.）比例升高，功能基因（如nifH、amoA）表达受抑，导致营养循环失衡。例如，过度放牧通过减少植物根系分泌物输入，直接削弱根际微生物的碳源供给；而干旱胁迫则抑制分解菌活性，延缓有机质转化。这些变化形成"微生物组崩溃-土壤功能衰退-植被退化"的恶性循环，进一步加剧草地生态系统退化。
微生物组驱动的恢复策略与实践
当前草地恢复主要采用三类微生物干预策略：一是施用微生物接种剂，如包含固氮菌、解磷菌（如芽孢杆菌Bacillus spp.）的生物肥料和VAMF菌剂，以快速重建营养循环功能；二是通过有机改良（如生物炭、堆肥）优化土壤环境，促进本土微生物群落定殖；三是基于"再野化"理念，引入健康草地的微生物群落加速生态恢复。例如，中国黄土高原的恢复实践中，接种本土微生物组合显著提升了植物多样性和土壤肥力。然而，这些策略仍面临接种菌株持久性不足、环境依赖性强的挑战。
未来研究方向与挑战
尽管微生物组研究取得进展，仍存在四大核心瓶颈：一是微生物变化与生态过程（如硝化作用、磷活化）的因果关联证据不足；二是土壤病毒生态学及其对微生物调控的作用被忽视；三是接种菌株的存活率与功能表达不稳定；四是缺乏标准化"恢复就绪"微生物组的评价指标。未来需通过多组学技术与长期野外实验结合，开发本地适配的微生物菌群，并建立风险评估框架，推动微生物组信息在草地恢复中的安全应用。
