土壤微生物高度多樣化，在調(diào)節(jié)生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程和維持生態(tài)系統(tǒng)功能方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。了解土壤微生物的高程分布模式及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制對(duì)于了解氣候變化和人為干擾對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要。本研究表明，紫金山土壤細(xì)菌群落沿較小的海拔梯度明顯不同，并且土壤 pH 值是群落變化的最重要驅(qū)動(dòng)因素。研究人員的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在 2021 年 12 月 23 日的《土壤生態(tài)學(xué)快報(bào)》上。
中國(guó)科學(xué)院土壤研究所褚海燕團(tuán)隊(duì)對(duì)森林土壤微生物群落高程分布進(jìn)行了一系列研究，獲得了許多有趣的發(fā)現(xiàn)。例如，他們首次發(fā)現(xiàn)土壤 pH 值是驅(qū)動(dòng)大海拔尺度森林土壤細(xì)菌群落垂直分布的關(guān)鍵因素。他們還發(fā)現(xiàn)土壤微生物和植物之間的分布模式不同，這表明個(gè)體生物的體型主要影響海拔多樣性模式。然而，小海拔范圍內(nèi)的模式和驅(qū)動(dòng)因素尚不清楚。
朱教授說(shuō)：“我們選擇研究位于南京的紫金山，這是一座城市公園山，每天都有大量游客來(lái)這里休閑娛樂(lè)。與以往的大海拔研究不同，這里的總高差采樣點(diǎn)只有300 m，因此紫金山為小海拔尺度的微生物分布研究提供了一個(gè)合適的高質(zhì)量平臺(tái)。
在這項(xiàng)研究中，他們發(fā)現(xiàn)變形菌是山頂土壤中的優(yōu)勢(shì)菌門，而酸桿菌在山腳下占優(yōu)勢(shì)。這一發(fā)現(xiàn)與微生物的生態(tài)功能密切相關(guān)，因?yàn)榫哂杏袡C(jī)物降解功能的酸桿菌可能更喜歡低海拔的酸性棲息地，那里的土壤環(huán)境是富氧和酸性的。然而，具有多種生態(tài)過(guò)程的變形菌可能更適合土壤條件復(fù)雜的高海拔混交林區(qū)。此外，他們發(fā)現(xiàn)土壤pH值是土壤細(xì)菌沿小海拔梯度分布的最重要驅(qū)動(dòng)因素。
“我們還利用分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的方法，在高程尺度上推斷土壤微生物的共存模式，從種間相互作用的角度了解土壤微生物的高程分布模式，”朱教授說(shuō)。土壤細(xì)菌群落的度數(shù)和中介中心性在不同海拔高度之間存在顯著差異，表明存在獨(dú)特的生物相互作用。確定了共生網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵物種，為通過(guò)關(guān)鍵物種調(diào)控來(lái)管理土壤生態(tài)功能提供了進(jìn)一步的信息。
“該研究是我們對(duì)土壤微生物從大到小海拔尺度垂直分布的理解的延伸，增加了我們對(duì)小海拔尺度背景下土壤細(xì)菌群落分布模式和物種共存關(guān)系的理解。”
土壤與我們的生活息息相關(guān);它對(duì)糧食安全、水安全和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康至關(guān)重要。監(jiān)測(cè)和保護(hù)土壤生物多樣性比以往任何時(shí)候都更重要。
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參考文獻(xiàn)：劉旭，滕陽(yáng)，于石，朱一辰，何木林，趙云科，Jonathan M. Adams，褚海燕。紫金山小尺度海拔梯度土壤細(xì)菌群落組成和共生網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)劃分。土壤生態(tài)快報(bào), 2021, 3(4): 290?302https://doi.org/10.1007/s42832-021-0122-2
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