冷地早熟禾（Poa crymophila Keng）是青藏高原高寒草甸中广泛分布的多年生乡土禾本科植物，具有较强的建植能力和耐寒、耐旱等生态适应性，是退化高寒草地恢复中具有潜在应用价值的优良牧草。然而，与其地上生长适应性相比，冷地早熟禾根际土壤微环境特征及其与土壤微生物、代谢物和养分循环之间的关系仍缺乏系统认识。

中国科学院兰州化学物理研究所天然药物与化学测量研究中心植物化感与良性生态研究组围绕高寒草地重要豆科牧草扁蓿豆化感潜力及其在退化天然草地生态修复中的应用前景取得阶段性进展后（Phytochemistry,2025,239,114587），近日，研究人员将研究对象拓展至青藏高原乡土优质牧草冷地早熟禾，从根际土壤微环境角度解析草地植物在退化高寒草地中的生态作用。

研究团队在青海省玛沁县大武镇和贵南县过马营镇两个高寒草甸采集冷地早熟禾根际土壤与非根际土壤，结合高通量测序、非靶向代谢组学、土壤理化性质和酶活性测定，系统评估不同生态环境、不同气候背景下冷地早熟禾根际效应的稳定性与差异性。

图1.冷地早熟禾根际效应

结果表明，与非根际土壤相比，冷地早熟禾根际土壤整体表现更高的土壤有机质、全氮、铵态氮、有效钾和有效磷水平，同时多种关键土壤酶活性明显提高。由此表明，冷地早熟禾根际区域并非简单的根系附着土壤，而是一个养分可利用性较高、生物化学过程更活跃的微环境。微生物群落分析进一步显示，冷地早熟禾根际和非根际土壤在细菌和真菌群落结构上存在明显分化。根际土壤中富集了部分与养分循环、土壤活性和植物适应性相关的微生物类群，如鞘氨醇杆菌属（Sphingomicrobium）和裂壳菌属（Schizothecium）等类群。非靶向代谢组学结果揭示了冷地早熟禾根际与非根际土壤在化学组成上的差异。根际土壤中富集了赤霉酸、脱落酸等多种特征代谢物。上述化合物可能来源于根系输入、植物残体分解和微生物代谢等多重过程，提示冷地早熟禾根际具有区别于非根际土壤的化学微环境。在控制地点效应后，土壤部位仍然是解释细菌和真菌群落差异的重要因素，表明冷地早熟禾根际确实具有相对独立的地下微环境特征。其中，土壤理化性质是解释微生物群落分化最稳定的因子，特别是pH、全氮、硝态氮和土壤有机质；同时，纤维素酶、多酚氧化酶、蔗糖酶等酶活性以及特征代谢物也进一步参与根际与非根际之间的功能差异形成。

图2.冷地早熟禾根际与非根际土壤微生物群落差异特征

上述研究从根际土壤微环境角度拓展了团队草地植物生态功能研究体系。与扁蓿豆研究强调化感物质对伴生植物的选择性调控不同，冷地早熟禾研究进一步揭示了乡土禾本科植物根际在养分状态、酶促过程、微生物群落和代谢物积累方面的综合特征。

总体来看，冷地早熟禾根际表现出较高的养分可利用性、较活跃的土壤酶过程、特异的微生物群落结构和富集的根际相关代谢物，说明其不仅具有植被恢复价值，也可作为评估退化高寒草地土壤微环境改善潜力的重要指示植物。该研究为冷地早熟禾在退化高寒草地生态修复中的精准利用提供了地下生态学依据，也为团队后续开展基于乡土草地植物的高寒草地生态修复等系列研究奠定了基础。

图3.地早熟禾根际细菌群落组成的关键驱动因子

相关研究以“Multi-omics characterization of site-dependent rhizosphere effects of Poa crymophila Keng in alpine meadow soils”为题发表在Rhizosphere（2026,38,101352）上。兰州化物所全职博士后华翠平为论文第一作者，金辉副研究员和秦波研究员为通讯作者。

该研究得到了中央引导地方科技发展资金项目、中国科学院战略性先导科技专项（A类）、甘肃省科技计划和甘肃省知识产权计划项目的支持。