三峽消落區土壤微生物空間分布研究取得進展

土壤細菌群落是土壤微生物群落多樣性的重要組成部分，在生態系統中具有生物化學循環、能量流動、污染物降解等功能。一般認為，微生物多樣性格局主要受到環境因子調控，比如氣候條件、地形地貌、土壤質地和植被類型，但是由於環境異質性的原因沒有得到一致性的結論。三峽地區次生草地多為破碎化的生境，具有差異明顯的pH和養分梯度。由於該地區優秀的水熱條件，草地高的生產力和長的生長周期在全球土壤碳庫和通量研究中也扮演重要的角色。然而，迄今為止關於這一區域環境因素對土壤微生物的影響還不清楚。結合系統發育信息推測群落構建方式，探討三峽草地土壤微生物多樣性的影響因子，對全面深入認識三峽地區特殊生境有重要意義。

中國科學院武漢植物園土壤生態學課題組博士生楊帆在研究員程曉莉的指導下，在消落區草地選取三峽上中下游6個樣點，每個樣點包括四個海拔梯度（即 175米，原始植物無淹水作用區域）和2個土壤層次（0-10cm和10-30cm），運用Illumina Miseq測序技術研究三峽消落區草地土壤細菌群落結構和多樣性的分布格局，及其對環境變化的響應機制。研究結果表明，下游地區土壤細菌群落多樣性比上游中游樣點偏低；同時就土壤層次而言，表層土壤中的土壤細菌群落多樣性高於深層土壤。而在海拔梯度上，水位波動區與對照（未淹水區域）區域相比，淹水過程增加土壤細菌群落的多樣性。細菌群落構建過程從上游到下游隨機作用逐步增強，同樣表層土壤的隨機作用大於深層土壤。土壤變數，包括pH、水分、NH4 -N、有機碳和總氮，都是影響細菌群落組成的決定因子。而在植被存在區域（不包括最低海拔層次、永久淹水區域），植物主要通過間接作用如凋落物輸入來影響細菌群落。網路分析表明，與未淹水區域相比，細菌群落在淹水區域表現出較短的平均路徑距離（GD, 6.16）和平均連通性（avgK, 2.21），即在周期性淹水區域內微生物群落的穩定性最低。總之，該文的結果表明，在流域尺度上，土壤性質和植物功能性狀是細菌群落結構和構建的關鍵控制因子，在生態系統尺度上，水位變化是影響消落區草地土壤細菌群落組成變化的重要因素。

該研究得到中科院戰略先導專項B(XDB15010200)和國家自然科學基金 (31470557, 31770563)的資助，相關研究成果以Anti-seasonal submergence predominates in the structure and assembly of prokaryotic communities in the riparian zone of the Three Gorges Reservoir, China為題發表在國際期刊Science of The Total Environment上。

圖：三峽消落區植被和環境因素在不同尺度上調節微生物群落結構

來源：中國科學院武漢植物園

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