人类活动干扰不断引起气候变化，并挑战生态系统的稳定性。在当前气候变化下，极端降雨的发生频率和强度日益增加，这在我国西南和华东地区尤为明显，对农林业生产造成重大损失。如何通过构建高效的农林复合生态系统来应对极端降雨的干扰，已成为学术界和农户高度关注的问题。因此，科学家一直致力于用生态系统的属性来增加群落稳定性，从而提高目标物种的生长，抵抗极端降雨的危害。
花椒（Zanthoxylum bungeanum）作为我国重要的经济树种，对当地农牧民增收和脱贫致富起着重要作用。花椒树根系发达，固土能力强，能耐干旱贫瘠，但不耐涝，积水易死。显然，在极端降雨的情况下，花椒产量面临着减产，特别是死亡的威胁。而实际上，农户传统上构建了大量的不同种类的花椒农林复合系统，这些系统具有增加土壤可利用养分，提高土壤生物多样性和花椒生产力的能力。农林复合生态系统是缓和极端降雨气候的工具之一。由微生物、线虫等不同功能群所构成的土壤微食物网在土壤有机质分解、碳氮矿化、物理条件的改善等方面具有十分重要的作用，为植物提供可吸收利用的养分，因此，土壤微食物网结构和功能的稳定性对生态系统的稳定性十分重要。然而，花椒农林复合生态系统如何促进极端降雨后土壤微食物网的恢复过程及其机理尚不清楚。
中国科学院成都生物研究所潘开文课题组博士研究生孙锋在导师潘开文研究员的指导下，针对岷江上游地区花椒间作大豆、花椒间作苜蓿、花椒单作等不同的花椒农林复合系统开展人工模拟极端降雨试验，系统研究了极端降雨后不同花椒农林复合系统对土壤微食物网恢复力的影响过程及其机制。结果表明，在极端降雨后，花椒间作大豆复合系统通过增加土壤可溶性有机碳显著提高土壤微生物和线虫群落的恢复力；而花椒间作苜蓿复合系统却只增加了土壤微生物的恢复力，对土壤线虫恢复力无显著增加作用。因此，在极端降雨后，豆科特异性对花椒树土壤生物恢复力有不同的作用，不同的花椒复合系统能产生差异化的土壤食物网恢复力进而影响花椒的生长。就本研究而言，花椒间作大豆模式有利于应对极端降雨的负面干扰。这一发现为花椒林生产和经营管理，以及应对极端降雨变化提供了重要的理论支撑。
该研究成果获得国家自然科学基金（#31370632和31500517）资助。近日以Soybean supplementation increases the resilience of microbial and nematode communities in soil toextreme rainfall in an agroforestry system为题在线发表于国际期刊 Science of the Total Environment,2018, 626: 776-784.
作用机理示意图
极端降雨后不同植物群落土壤微生物恢复过程