气候变化导致的干旱化正深刻重塑陆地生态系统的生物多样性格局与生态系统功能。植物与土壤微生物作为草地生态系统地上、地下生物多样性的重要组分，二者多样性的耦合关系是支撑养分循环、有机质分解、群落稳定与生态系统韧性的重要基础。然而，沿干旱度梯度，植物多样性与土壤微生物多样性（细菌、古菌、真菌）如何协同变化，二者耦合关系是否会随干旱加剧发生非线性突变，目前仍不清楚。阐明干旱化背景下地上地下生物多样性的耦合机制，对北方干旱半干旱草地的生物多样性保护与生态恢复具有重要的科学意义。

中国科学院东北地理与农业生态研究所草地农牧业学科组研究人员围绕上述科学问题，开展了横跨中国北方干旱半干旱草地的大尺度野外调查。研究样带绵延4000公里，跨越吉林、内蒙古、甘肃、新疆，涵盖64个野外样点（干旱度指数0.62—0.99，年降水量30—463 mm），系统完成了320个植物群落样方调查、土壤样品采集与土壤微生物高通量测序，解析了植物、细菌、古菌、真菌多样性及土壤性质沿干旱度梯度的非线性响应规律与耦合关系。

研究发现，土壤条件、植物多样性与微生物多样性沿干旱度梯度呈现序列阈值响应；跨越这些阈值后，植物、细菌和真菌多样性总体下降，而古菌物种多样性反而增加（图1）。随着干旱度增加，土壤盐分对植物、细菌和真菌多样性的负效应持续增强，却与古菌物种多样性呈现逐渐增强的正相关关系；在较干旱地区，植物—细菌、植物—真菌的多样性关系趋于增强，而植物—古菌关系则发生解耦（图2）。该研究揭示了干旱度作为环境过滤器在塑造地上—地下生物多样性耦合中的关键作用，强调了基于干旱度梯度的生物多样性耦合对维持干旱半干旱草地生态系统韧性的重要意义，为干旱加剧背景下草原生物多样性保护与恢复策略制定提供了重要理论依据。

图1. 植物与土壤微生物多样性对干旱度增加的非线性阈值响应

图2. 植物与微生物多样性及其耦合关系沿干旱梯度变化的概念模型

研究成果发表于Nature旗下国际期刊Communications Earth & Environment。东北地理所王丛文助理研究员为论文第一作者，黄迎新研究员为通讯作者。研究得到中国科学院战略先导科技专项（XDA28110201）、国家自然科学基金（42471071）、吉林省自然科学基金（YDZJ202401482ZYTS）等项目资助。

    论文信息：

Congwen Wang, Heqi Wang, Hong Yang, Wei Qiang, Changxing Fu, Jiayan Fan, Yingxin Huang*. Aridity-driven shifts in plant-microbial diversity relationships across the arid and semi-arid grasslands of northern China. Communications Earth & Environment, 2026.

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s43247-026-04127-1