水热条件变化对黑土细菌群落结构的影响及其演替特征

全球气候变化导致的水热条件变化，对土壤微生物群落结构及功能产生重要影响。深入理解这些变化如何影响微生物群落的结构及其随时间的演替，对于有效预测和适应未来的气候变化至关重要。【目的】在气候变化背景下，本研究旨在探索黑土细菌群落的多样性、组成和结构，以及群落演替特征的变化情况。【方法】利用中国科学院海伦、封丘、鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站长期土壤置换实验平台，选择寒温带地区(中国海伦)的黑土作为研究对象，并将其移置于暖温带地区(封丘)和中亚热带地区(鹰潭)以模拟水热条件增加。通过采集2005年至2011年的63个黑土样本(包括原位、移置封丘县和移置鹰潭市)，利用16S rRNA基因高通量测序技术，研究了水热条件变化对黑土细菌群落多样性、组成和结构的影响；同时结合土壤理化性质，分析环境因素与微生物群落特征间的关系，并计算物种周转率(w)。【结果】经过6年的移置，将寒温带黑土移至暖温带和中亚热带后，土壤的理化性质发生了显著改变。土壤有机质和全氮含量显著降低，地上部生物量显著减少。土壤细菌群落的多样性下降，群落组成和结构发生了显著变化。主要细菌类群包括疣微菌门(Verrucomicrobia)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)等，其中疣微菌门在移置鹰潭地区后的相对丰度显著增加。此外，气候因子与微生物群落特征高度相关。非度量多维尺度分析显示，群落结构随水热条件和时间的变化而演替，这与微生物时间周转率的增加相关。在不同水热条件下，细菌群落的时间周转率差异显著，依次为0.030 (海伦)<0.033 (封丘)<0.045 (鹰潭)。【结论】6年的水热条件增加显著降低了细菌群落的多样性，显著改变了其组成和结构，并加快了细菌群落时间周转率的响应。

Adaptive patterns of bacterial communities under increased temperature and precipitation associated with soil displacement