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在干旱和半干旱地区，土地利用类型对土壤微生物群落影响重大。研究人员以黑河下游半干旱区为对象，研究不同土地利用类型下土壤细菌和真菌群落。结果发现其多样性、组成等存在差异。该研究为半干旱绿洲地区土地管理提供指导。
在广袤的地球陆地上，干旱和半干旱地区占据了 40% 的面积，它们不仅为人类提供食物，还深刻影响着全球气候模式。土壤微生物群落如同隐藏在土壤中的 “小宇宙”，在维持土壤生态系统的多项功能，如养分循环、有机物分解和土壤形成等方面，发挥着不可或缺的作用。然而，这些地区面临着土壤养分匮乏、水资源短缺以及土壤质量下降等严峻挑战。尽管植被对该地区土壤微生物群落结构和功能影响显著，但不同土地利用类型如何影响半干旱地区土壤细菌和真菌群落，人们却知之甚少。此外，微生物群落的组装过程和生命历史策略在应对环境变化时扮演着关键角色，尤其是在人类活动的干扰下，它们的变化规律仍有待深入探索。
为了解开这些谜团，中国地质调查局等机构的研究人员聚焦于中国第二大内陆河黑河下游的半干旱地区展开研究。他们的研究成果发表在《Microbial Ecology》上，为理解土地利用对微生物生态的影响提供了重要依据。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，在黑河下游的额济纳绿洲设置了 59 个采样点，涵盖了农田、天然草地、未开垦土地、河床和人工草地 5 种主要土地利用类型，采集表层（0 - 10cm）土壤样本。然后，采用 QIAGEN DNeasy PowerMax Soil Kit 提取土壤 DNA，并利用 Illumina 平台对细菌 16S rRNA 基因的 V3 - V4 区域和真菌 ITS1 区域进行高通量测序。最后，在 R 环境中进行统计分析，包括多样性指数计算、主坐标分析（PCoA）、中性模型分析和共现网络构建等。
土壤理化参数分析
研究人员测定了 15 种土壤理化参数，发现温度、含水量、电导率、水溶性盐和水解氮在不同土地利用类型间无显著差异。河床土壤 pH 值较高，农田土壤的碳含量、代换性钾、有机质、全氮、全磷、全钾和有效磷含量较高，天然草地在部分养分含量上也相对较高。
细菌和真菌群落的多样性指数
研究共获得细菌 25,496 个、真菌 6602 个扩增子序列变体（ASVs）。未开垦土壤细菌 Chao1 丰富度最低，农田和人工草地细菌的 Chao1 丰富度和 Shannon 多样性显著高于天然草地。真菌 Chao1 丰富度在各土地利用类型间无显著差异，未开垦土地和河床土壤真菌的 Shannon 多样性显著高于农田和人工草地。
细菌和真菌群落的组成
在门水平上，细菌群落主要由放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和绿弯菌门（Chloroflexi）组成，不同土地利用类型间这些菌门的相对丰度存在显著差异。真菌群落以子囊菌门（Ascomycota）为主，其次是担子菌门（Basidiomycota），不同土地利用类型下部分真菌门的相对丰度有所不同。主坐标分析（PCoA）显示，细菌和真菌群落组成随土地利用类型显著变化。
细菌和真菌群落的生命历史策略
细菌群落中，农田和人工草地的BK:r比值显著高于天然草地和未开垦土地，表明人类管理的土壤中 K - 策略者（如放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门）相对占优势。真菌群落则相反，未开垦土地的FK:r比值最高，说明在干扰少、投入低的环境中，真菌 K - 策略者（如担子菌门）更占优势，且真菌生命历史策略对土地利用变化的响应可能不如细菌敏感。
主要土地类型土壤微生物群落的组装过程
天然草地和农田土壤细菌群落部分遵循中性模型。农田土壤细菌群落组装受随机和确定性过程共同影响，而天然草地主要受确定性过程主导。真菌群落方面，农田和天然草地的真菌群落均不适合中性模型，且主要受确定性过程驱动，养分是影响其群落结构的主要因素。
主要土地类型土壤微生物群落的共现网络
研究构建了天然草地和农田土壤微生物共现网络。农田网络节点和边更多，平均度和接近中心性更高，负相关性比例达 36.6%，网络依赖较多关键物种。天然草地网络连接更松散，正相关性为主，负相关性仅 0.2%，关键物种较少且均为细菌，结构更稳定。
研究结论表明，土地利用类型对黑河下游半干旱地区土壤微生物群落有显著影响。天然草地是微生物多样性的重要储存库，其微生物群落主要通过正相互作用维持稳定。农田虽微生物多样性增加，但对环境干扰更敏感，群落间竞争更强。天然草地土壤微生物群落组装主要由确定性过程主导，使其更稳定；农田则是随机和确定性过程共同作用。
该研究意义重大，为干旱生态系统的土地利用管理提供了科学依据。它有助于人们认识不同土地利用方式对土壤微生物群落的影响，从而指导合理规划土地利用，保护微生物多样性，维持生态系统功能。不过，研究未考虑季节变化对土壤微生物群落的影响，后续研究可从这一方向深入，进一步完善对半干旱地区土壤微生物生态的理解。
