氮沉降和凋落物处理对半干旱区沙质草地土壤真菌和细菌群落的影响

作者：奈曼站  更新时间：2023-09-21

植物与土壤微生物在调节陆地生态系统生产力、土壤碳固存和养分循环方面发挥着重要作用。而在全球气候变化的背景下，植物和土壤微生物群落极易受到环境变化(如大气氮沉降增加和土地荒漠化)的影响。例如大气氮沉降的增加可提高植物群落生产力，缓解微生物的养分限制，从而促进微生物活性，影响细菌和真菌群落组成。凋落物作为陆地生态系统中重要的碳库之一，其分解过程是养分释放的重要途径，连接着地上和地下的碳循环。值得注意的是，施氮促进植物生长，增加凋落物产量。当凋落物和N添加共同作用时，将如何影响半干旱区沙地生态系统中的植物和土壤微生物群落?目前对其研究较少。科尔沁沙地是典型的中国北方半干旱区沙地，干氮沉降较高，同时受土地沙化过程中强风作用，地表凋落物空间分布格局极不均匀。因此，通过研究氮沉降和凋落物处理对该区域植物和土壤微生物群落的影响，可提高我们对半干旱区沙地生态系统如何响应气候变化的理解，并为后续开展的长期氮沉降和地上凋落物处理下半干旱区土壤-植物-微生物间相互作用的机制研究提供参考。

因此，基于长期的野外控制实验，利用高通量测序技术研究了氮沉降和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地土壤微生物群落结构的影响。研究发现，氮添加处理显著降低了土壤微生物的α和β多样性(p < 0.05)，细菌群落的β多样性除外(图1和2)。在土壤微生物群落中，细菌群落的α多样性高于真菌，而土壤真菌的β多样性高于细菌(图1和2)。在门分类水平上，土壤细菌主要以变形菌、放线菌和酸杆菌为主，真菌群落以子囊菌为主，其占比大于48%(图3)。土壤真菌群落更易受植物群落多样性的影响(图4)。

该研究成果以“Effects of nitrogen addition and plant litter manipulation on soil fungal and bacterial communities in a semiarid sandy land”为题发表在土壤微生物领域期刊Frontiers in Microbiology。中科院西北生态环境资源研究院博士研究生詹瑾为论文第一作者，李玉霖研究员为通讯作者。该研究由内蒙古自治区科技重大专项(2021ZD001505、2019ZD00704)，国家自然科学基金（32071845)和中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA23060404)共同资助。

文章链接：https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1013570

图1.氮添加和凋落物处理对土壤细菌和真菌群落α多样性的影响

图2.氮添加和凋落物处理对土壤细菌和真菌群落β多样性的影响

图3.氮添加和凋落物处理对门分类水平上土壤细菌和真菌群落组成的影响

图4.氮沉降和凋落物处理后植物群落和土壤微生物群落结构的变异分配分析