诱导干燥能否调节落叶分解过程以及真菌多样性对永久性溪流中废水排放的响应？

《Functional Ecology》：Can induced drying modulate the response of leaf litter decomposition and fungal diversity to wastewater effluents in permanent streams?

叶碎屑分解与真菌群落对干旱及污水处理厂排放的交互响应。通过野外实验模拟两种干旱强度（脉冲与持续）及后续污水排放，发现干旱显著增加真菌多样性但抑制分解，而污水排放通过替换陆生与水生真菌改变群落结构，并产生长期效应，降低分解效率。

　　水文系统是全球范围内最受威胁的生态系统之一，它们面临着多种人为引起的压力，这些压力来源于不同的背景和强度，从而影响了生物多样性和生态系统的功能。随着全球气候变化的加剧，这些压力预计将变得更加显著，特别是水体干涸和污水处理厂（WWTP）排放的增加。水体干涸会减少水体的可用性，进而降低营养物质和污染物的稀释能力，这会对生态系统产生深远的影响。在这些生态系统功能中，叶凋落物的分解尤为关键，它不仅维持着水体中的碳循环，还支持着水生食物网的运作。然而，目前对于水体干涸和随后的污水处理厂排放如何共同影响叶凋落物分解及其相关真菌群落，仍然缺乏深入的理解。

本研究在三个地中海地区的永久性溪流中进行了实地实验，以评估人为诱导的干涸和污水处理厂排放对叶凋落物分解及其中真菌群落的影响。实验过程中，叶凋落物袋在微生物定殖后，被放置在溪流床中，模拟两种不同的干涸强度：脉冲式干涸（短期干涸与重新湿润的循环）和持续干涸（长时间的干涸状态）。随后，这些袋被移至污水处理厂排放下游进行进一步的暴露。我们通过DNA测序分析了干涸和污水处理厂排放对叶凋落物质量损失、真菌生物量、叶碳氮比以及真菌群落结构的个体和联合影响。

研究结果显示，干涸显著增加了真菌的种类丰富度，并通过引入陆生真菌改变了群落结构，但同时减少了叶凋落物的分解速率。尽管干涸的强度差异在实验中被模拟，但这种差异在所有溪流中表现得并不明显。相比之下，污水处理厂排放对叶凋落物分解的直接影响并不显著，但在某些情况下，之前经历了干涸的叶片表现出“遗留效应”，即在后续的污水处理厂暴露中，其分解速率有所下降。此外，污水处理厂排放改变了真菌群落的组成，减少了陆生真菌的数量，并促进了对水体环境更具适应性的水生真菌的替代。

这些发现强调了干涸对叶凋落物分解及其相关真菌群落的长期影响，尤其是在与污水处理厂排放相结合的情况下。随着未来干涸事件的增加，这种相互作用可能会更加显著，从而对生态系统的功能构成更大威胁。干涸不仅限制了水体的稀释能力，还可能通过改变微生物活动的模式，进一步影响叶凋落物的分解能力。这表明，未来的水文变化可能会对生态系统产生更为复杂和不可预测的影响，特别是在水资源日益紧张的地区。

在研究设计方面，我们使用了123个叶凋落物袋，每个袋装有3克干燥的黑杨叶。为了确保实验的可比性，这些叶片是从同一溪流中收集的，并在实验开始前通过计算空气干燥质量和烘箱干燥质量之间的转换系数来确定初始干质量。随后，这些叶片在溪流中进行微生物定殖，实验分为三个阶段进行：初始阶段、干涸阶段和污水处理厂暴露阶段。每个阶段都会对叶片的质量损失、真菌生物量、叶碳氮比以及真菌多样性进行分析。

通过分析不同处理方式对叶凋落物分解和真菌群落的影响，我们发现干涸对真菌群落的组成和多样性有显著的促进作用，这可能是由于陆生真菌在干涸条件下更容易定殖。然而，这种增加并未转化为更高的叶凋落物分解速率，反而可能由于真菌生物量的减少而抑制了分解过程。在污水处理厂暴露的条件下，尽管没有直接的分解促进作用，但之前经历干涸的叶片在后续的水环境中表现出较低的分解速率，这表明干涸对生态系统功能的改变具有持久性。此外，污水处理厂排放导致了陆生真菌的减少和水生真菌的增加，这可能与水体中污染物的浓度和种类有关。

在统计分析方面，我们采用了广义线性模型（GLMs）和PERMANOVA分析，以评估干涸和污水处理厂排放对叶凋落物分解和真菌群落的影响。结果显示，干涸对真菌多样性有显著的提升作用，但对叶凋落物的分解速率影响有限。污水处理厂排放对叶凋落物分解的直接影响并不显著，但在某些情况下，其对真菌群落的组成产生了明显的影响。此外，污水处理厂排放与干涸的相互作用在某些溪流中表现出显著的差异，这表明两种压力的组合可能对生态系统产生更复杂的影响。

研究还发现，叶凋落物的碳氮比在不同溪流中表现出不同的变化趋势。在某些溪流中，碳氮比在实验初期迅速下降，而在其他溪流中则变化较为平缓。这种变化可能与水体中微生物活动的强度和类型有关，也可能受到污水处理厂排放中污染物和营养物质的影响。此外，真菌生物量的变化也与干涸和污水处理厂排放密切相关，但其变化模式在不同溪流中表现各异。

通过DNA测序和生物信息学分析，我们能够更全面地了解真菌群落的组成和变化。结果显示，真菌群落的多样性在干涸处理中显著增加，这可能与陆生真菌的引入有关。然而，污水处理厂排放导致了陆生真菌的减少和水生真菌的增加，这表明水体中的环境条件对真菌群落的组成具有重要影响。此外，不同溪流中真菌群落的响应也存在差异，这可能与它们的水文特征、化学组成和生物多样性有关。

本研究的发现对于理解和预测未来气候变化对水生态系统的影响具有重要意义。随着全球范围内水资源的日益紧张，了解干涸和污水处理厂排放如何共同影响叶凋落物分解和真菌群落，有助于制定更有效的水资源管理和生态保护策略。此外，研究还强调了在生态研究中考虑多种压力源相互作用的重要性，这对于全面评估生态系统健康状况和功能具有关键作用。未来的研究应进一步探讨这些压力源的长期影响以及它们如何共同作用于生态系统，以期为可持续的水资源管理和生态恢复提供科学依据。