营养限制以及盐碱胁迫是导致栖息在盐碱土壤中的原生生物群落结构和功能发生变化的主要因素

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Nutrient limitation and saline–alkaline stress primarily drive community and function shifts in protists inhabiting saline–sodic soils

盐碱化土壤中原生动物群落组成与功能特征及驱动因素研究。通过对比松嫩平原自然盐碱土与农田土壤的原生动物群落，发现长期农业复垦显著降低土壤ESP和ENa，提高有机质及TN、TP含量，导致原生动物多样性增加但绝对丰度下降，光能自养型原生动物在农田土壤中占比更高。研究揭示了土壤养分限制与盐碱胁迫共同驱动原生动物群落结构演变，为盐碱地农业利用提供理论依据。

　　在全球范围内，土壤盐碱化已成为影响生态系统功能和农业可持续性的重大挑战。据联合国粮农组织（FAO）2024年的最新报告，全球盐碱土壤面积已达到13.81亿公顷，占全球土地总面积的10.7%。而潜在面临盐碱化风险的土壤面积约为10.38亿公顷。这一现象不仅对农业生产构成威胁，也对土壤生态系统的稳定性产生深远影响。在这一背景下，研究盐碱土壤中微生物群落的组成及其功能特性显得尤为重要。特别是，原生生物作为土壤生态系统中的关键成员，其在土壤物质循环、能量流动和生态功能维持中的作用尚未被充分理解。因此，探索盐碱化对原生生物群落的影响，不仅有助于揭示其生态适应机制，也为盐碱土壤的生态修复和可持续利用提供了科学依据。

原生生物是一类形态多样、功能复杂的真核微生物，它们在土壤生态系统中扮演着多种角色，包括初级生产者、消费者、分解者以及共生体。作为土壤微食物网的重要组成部分，原生生物在调控微生物群落结构和维持土壤生态功能方面具有不可替代的作用。例如，原生生物通过选择性捕食影响微生物的组成，从而调节土壤中的养分循环和生态过程。然而，与细菌和真菌相比，原生生物的研究仍处于相对初级的阶段，尤其是在盐碱土壤中。当前，关于盐碱土壤中原生生物的多样性、功能特征及其对环境变化的响应机制，尚缺乏系统性的研究。

本研究聚焦于中国松嫩平原的盐碱土壤，这一地区是中国重要的农业区域之一，同时也是全球三大盐碱化区域之一。松嫩平原的盐碱土壤具有较高的pH值和过量的钠离子含量，这些特征对其生态系统功能和农业生产构成了显著挑战。随着农业开发的推进，许多自然盐碱土壤被重新开垦为农田，这一过程对土壤的理化性质和微生物群落产生了深远影响。然而，目前对盐碱土壤长期农业开垦后微生物群落变化的研究仍显不足，特别是在原生生物这一关键类群方面。

为了填补这一研究空白，本研究选取了松嫩平原西部的典型盐碱土壤区域，采集了来自自然盐碱地（即溶igenous土壤）和其相邻农业用地的土壤样本。通过结合定量实时聚合酶链反应（qPCR）和高通量测序技术，我们对土壤原生生物的绝对丰度进行了量化，并评估了其分类学和功能上的分化情况。同时，我们还分析了影响这些分化模式的主要环境和生物因素。研究结果显示，农业开垦显著改变了盐碱土壤的理化性质，导致原生生物多样性增加而绝对数量减少。此外，原生生物群落的组成也发生了变化，表现为溶igenous土壤中消费者原生生物的富集，而农业用地中光合原生生物的比例更高。

从生态功能的角度来看，原生生物的多样性与土壤中的总碳（TC）、总氮（TN）和总磷（TP）含量呈正相关，而与交换性钠百分比（ESP）、交换性钠离子（E_Na）和pH值呈负相关。相反，原生生物的绝对丰度则表现出相反的关联性。这表明，土壤中的养分供应状况在一定程度上决定了原生生物的多样性，而盐碱胁迫则对原生生物的数量产生抑制作用。值得注意的是，TN和原核生物的丰度是预测原生生物数量变化的最有效指标，而ESP则是影响原生生物群落结构的最关键因素。此外，捕食性线虫也对原生生物的丰度和结构变化产生了一定影响，而气候因素在这些变化中扮演的角色相对较小。

本研究的发现为理解盐碱土壤中微生物生态提供了新的视角。首先，原生生物群落的组成和功能特征受到盐碱胁迫和营养限制的共同影响，这种双重作用机制可能在不同的盐碱环境中具有差异性。其次，农业开垦通过改变土壤的理化性质，不仅影响了原生生物的多样性，也重塑了其在土壤微食物网中的角色。这提示我们，在盐碱土壤的生态修复过程中，应充分考虑农业活动对微生物群落的影响，以实现生态功能的优化和农业生产的可持续性。

从生态系统的角度来看，原生生物的多样性与功能分化可能对土壤的物质循环和生态稳定性产生深远影响。在盐碱土壤中，由于高pH值和过量钠离子的存在，原生生物的生存环境较为恶劣。然而，研究发现，农业开垦后的土壤环境虽然盐碱性有所降低，但其养分状况得到改善，这为原生生物的生存和繁衍提供了更有利的条件。因此，农业活动可能在一定程度上缓解了盐碱土壤的生态压力，但同时也可能引入新的生态扰动。这种复杂的生态效应需要通过长期的监测和研究来进一步阐明。

此外，本研究还揭示了原生生物在盐碱土壤生态系统中的生态位分化。不同原生生物类群对环境条件的适应能力存在差异，这种差异可能与它们的生理结构、代谢方式以及生态功能密切相关。例如，消费者原生生物在高盐碱环境中表现出较强的适应能力，这可能与其高效的捕食机制和耐盐特性有关。而光合原生生物则更倾向于在低盐碱、高养分的农业土壤中繁衍，这可能与其对光能的依赖和对营养物质的高需求有关。这些发现不仅加深了我们对原生生物生态适应机制的理解，也为评估盐碱土壤生态系统的稳定性提供了新的依据。

在生态系统管理方面，原生生物的多样性与功能特征可能成为评估土壤健康状况的重要指标。土壤的健康状况不仅取决于其物理和化学性质，还与其生物多样性密切相关。原生生物作为土壤微生物群落中的关键成员，其变化可能反映了土壤生态系统的整体状态。因此，未来的研究可以将原生生物的多样性作为土壤生态监测的重要组成部分，从而为土壤修复和农业可持续发展提供科学支持。

本研究的结论强调了盐碱土壤长期农业开垦对土壤原生生物群落的深远影响。农业活动通过改变土壤的理化性质，不仅提高了土壤的养分供应，也降低了盐碱胁迫的程度，从而促进了原生生物多样性的增加。然而，这种多样性增加并未伴随原生生物绝对数量的提升，反而表现出数量的减少。这可能意味着，虽然农业开垦改善了土壤环境，但原生生物的生存条件仍然受到盐碱胁迫的制约。因此，在盐碱土壤的农业利用过程中，需要在提高土壤肥力的同时，采取有效的措施缓解盐碱胁迫，以维持土壤生态系统的平衡。

从生态系统的角度来看，原生生物的多样性与功能分化可能对土壤的物质循环和生态稳定性产生深远影响。在盐碱土壤中，由于高pH值和过量钠离子的存在，原生生物的生存环境较为恶劣。然而，研究发现，农业开垦后的土壤环境虽然盐碱性有所降低，但其养分状况得到改善，这为原生生物的生存和繁衍提供了更有利的条件。因此，农业活动可能在一定程度上缓解了盐碱土壤的生态压力，但同时也可能引入新的生态扰动。这种复杂的生态效应需要通过长期的监测和研究来进一步阐明。

本研究的发现不仅拓展了我们对盐碱土壤中微生物生态的认知，也为全球范围内的盐碱土壤管理提供了科学依据。随着全球气候变化和人类活动的加剧，盐碱土壤的面积和影响范围可能进一步扩大。因此，了解盐碱土壤中微生物群落的组成和功能特性，对于制定有效的生态修复策略和农业管理措施具有重要意义。此外，原生生物作为土壤微食物网的重要组成部分，其变化可能对整个生态系统的功能产生连锁反应。因此，未来的研究应更加关注原生生物在生态系统中的作用，并探索其在不同环境条件下的适应机制。

综上所述，本研究通过系统分析松嫩平原盐碱土壤中原生生物的多样性、功能特征及其与环境因素的关系，揭示了盐碱胁迫和农业开垦对原生生物群落的双重影响。研究结果表明，盐碱土壤的理化性质和生物多样性在农业开垦过程中发生了显著变化，而这些变化可能对土壤生态系统的功能产生深远影响。未来的研究应进一步探讨这些变化背后的生态机制，并评估其对生态系统稳定性和农业可持续性的潜在影响。通过加强对盐碱土壤中微生物群落的研究，我们有望为全球盐碱化问题的解决提供更加全面的科学支持。