科研進(jìn)展
土壤酸化通過解耦土壤微生物破壞陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究獲新進(jìn)展
土壤微生物多樣性與陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性間的關(guān)系是生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題，破解二者關(guān)系對(duì)于生物多樣性保護(hù)至關(guān)重要。
中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院李玉強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)，沿我國(guó)6個(gè)典型陸地生態(tài)系統(tǒng)建立了總長(zhǎng)4300公里的跨緯度樣帶，設(shè)置了207個(gè)采樣點(diǎn)，采集0-20厘米的表層土壤樣品，并基于高通量基因測(cè)序技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)模型，分析了我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)細(xì)菌與真核生物群落的β-多樣性變化和地理分布特征。
研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH值作為氣候與土壤條件的綜合代理變量，主導(dǎo)著研究區(qū)土壤微生物群落呈現(xiàn)經(jīng)典的“距離-衰減”關(guān)系，即群落相似性隨地理距離增加而降低。研究表明，土壤酸化（pH值降低）可能導(dǎo)致細(xì)菌與真核生物群落的β-多樣性分異趨勢(shì)加速。當(dāng)土壤pH值降低時(shí)，細(xì)菌的β-多樣性顯著下降，呈現(xiàn)“收斂”特征；而真核生物的β-多樣性升高，呈現(xiàn)“發(fā)散”特征。這種“此消彼長(zhǎng)”的現(xiàn)象表明，土壤酸化可能打破兩類微生物原有平衡關(guān)系。
研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，隨著土壤酸化程度加深，細(xì)菌-真核生物的資源競(jìng)爭(zhēng)加劇，優(yōu)勢(shì)菌群及群落組成發(fā)生重構(gòu)。鑒于氣候變化及人為因素導(dǎo)致的土壤酸化持續(xù)加劇，可能導(dǎo)致細(xì)菌與真核生物進(jìn)一步解耦，削弱兩者功能協(xié)同性，威脅陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。未來應(yīng)建立基于土壤pH值動(dòng)態(tài)的微生物多樣性預(yù)警體系，并將跨生態(tài)系統(tǒng)微生物互作機(jī)制納入全球變化模型，從而更精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)。
研究成果以Soil Acidification Destabilizes Terrestrial Ecosystems via Decoupling Soil Microbiome為題發(fā)表于國(guó)際環(huán)境與生態(tài)學(xué)權(quán)威期刊Global Change Biology上。西北研究院段育龍副研究員為第一作者，李玉強(qiáng)研究員為通訊作者。該研究得到甘肅省科技計(jì)劃項(xiàng)目、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院青年促進(jìn)會(huì)人才項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1111/gcb.70174
本研究概念模型
