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为明确不同生态系统污染物浓度及细菌群落季节变化，研究人员对春、夏、秋季草地（3 个位点）和森林（5 个位点）土壤分析。发现两地受 Cd（0.56–2.08 mg kg-1）和 PAHs（10.98–973.43 μg kg-1）污染，生态系统类型对细菌群落影响大于季节，结构方程模型证实两者可影响群落。
土壤是地球生态系统的 “皮肤”，默默承载着万物生长的根基。然而，随着工业活动加剧、农药化肥滥用等人类行为，土壤正面临着重金属与有机污染物的双重威胁。镉（Cd）作为毒性较强的重金属，会通过食物链危及人类健康；多环芳烃（PAHs）则是具有致癌、致畸性的有机污染物，二者在土壤中的复合污染已成为全球生态安全的重要隐患。更复杂的是，不同生态系统（如森林与草地）的土壤特性差异显著，加上季节更替带来的温度、降水变化，土壤微生物群落的响应机制变得扑朔迷离。目前，学界对 “生态系统类型和季节变化谁对土壤微生物影响更大”“污染物如何重塑微生物网络” 等问题尚未形成清晰认知，开展跨生态系统、跨季节的土壤微生物响应研究迫在眉睫。
为破解这些科学谜题，国内研究团队针对我国典型气候区的 5 个森林生态系统（黑龙江帽儿山、北京西山、湖北神农架、广东鼎湖山、云南西双版纳）和 3 个草地生态系统（内蒙古呼伦贝尔等），开展了春、夏、秋三季土壤样品的系统采集与分析。相关成果发表在《Applied Soil Ecology》，为土壤健康评估提供了关键科学依据。
研究采用了土壤理化性质测定（包括 pH、含水量、养分等）、污染物浓度分析（Cd 和 PAHs 含量检测）、高通量测序（解析细菌群落组成与多样性）、酶活性测定、网络分析（揭示微生物互作网络）及结构方程模型（SEM，量化各因素影响路径）等技术。样本覆盖温带大陆季风气候、亚热带季风气候等多种气候类型，确保了研究结果的区域代表性。
土壤污染现状与生态系统差异
研究发现，森林和草地土壤均存在不同程度的 Cd 污染（0.56–2.08 mg kg-1），其中神农架森林污染最严重，且森林生态系统整体污染程度高于草地。PAHs 浓度范围为 10.98–973.43 μg kg-1，显示出显著的空间异质性。西双版纳森林夏季 Cd 浓度显著升高，可能与季风降雨冲刷导致污染物迁移、石灰岩基岩提升土壤 pH 进而增加 Cd 溶解性有关。
生态系统与季节对土壤特性的影响
生态系统类型主导了土壤 pH 和含水量等基础理化性质：草地土壤 pH 较高、含水量较低，而森林土壤因植被覆盖茂密，水分保持能力更强。季节变化则主要影响土壤酶活性和微生物多样性，夏季高温高湿条件下，酶活性显著增强，微生物网络复杂度达到峰值，这可能与物质循环加速、微生物代谢活跃有关。
污染物与微生物群落的互作机制
Cd 和 PAHs 是塑造微生物群落结构的核心驱动因素，与绿弯菌门（Chloroflexi）、变形菌门（Proteobacteria）等类群丰度呈显著相关。网络分析显示，夏季微生物节点间连接最为紧密，且草地微生物网络复杂度与稳定性始终高于森林，暗示草地生态系统可能具备更强的污染缓冲能力。结构方程模型进一步证实，生态系统类型通过土壤理化性质间接影响群落结构，而季节变化则通过调控酶活性和污染物迁移直接作用于微生物多样性。
研究结论与科学意义
本研究首次系统对比了森林与草地生态系统土壤微生物对 “污染物 - 季节 - 生态系统” 多重压力的响应机制，证实生态系统类型对微生物群落互作的影响强于季节变化，而两者通过直接或间接路径共同调控群落多样性与结构。研究结果不仅揭示了 Cd-PAHs 复合污染下微生物的适应策略，也为不同生态系统的土壤污染修复提供了靶向依据 —— 例如，针对森林土壤需重点关注雨季污染物迁移风险，而草地可利用其稳定的微生物网络开发生物修复技术。此外，研究提出的 “土壤污染时空变异规律”“微生物网络季节动态模型” 等成果，为气候变化背景下的土壤健康预警体系构建奠定了重要基础，助力全球可持续生态管理目标的实现。
