中国低温泥炭地稀有关键类群驱动土壤微生物稳定性的机制解析

针对泥炭地微生物群落稳定性机制不明的科学问题，中国科学院团队通过六处低温泥炭地采样，揭示稀有类群(RT)比优势类群(AT)具有更强的环境耐受性，其关键类群(keystone taxa)丰度变化是稳定性的主要驱动力。研究发现确定性过程主导群落组装(MST指数AT:0.257/RT:0.459)，且深度通过改变氧化还原条件显著影响AT功能但保持RT稳定，为湿地碳汇保护提供理论依据。

　　

泥炭地作为全球三分之一陆地碳的储存库，其微生物群落的稳定性直接关系到碳循环平衡。然而在低温、缺氧、营养贫瘠的极端环境下，微生物如何维持功能稳定仍是未解之谜。尤其令人困惑的是，数量上占绝对优势的丰富类群(Abundant Taxa, AT)与数量庞大但个体稀有的稀有类群(Rare Taxa, RT)各自扮演什么角色？传统观点认为高多样性确保稳定性，但最新研究暗示关键类群(keystone taxa)可能更具决定性。中国科学院团队选择中国六处典型低温泥炭地（碧塔海、哈姆谷等），通过跨深度采样揭示了微生物稳定性的深层机制。

研究采用Illumina高通量测序分析细菌16S rRNA基因，结合FAPROTAX功能预测和分子生态网络分析。通过Mantel检验评估环境因子影响，利用中性群落模型(NCM)和βNTI指数量化确定性/随机性过程贡献，采用结构方程模型(SEM)解析稳定性驱动因素。

【分布特征】
土壤深度显著改变AT和RT的组成但影响程度不同：AT在表层富集且功能以碳氮循环主导（贡献率>60%），而RT在深层保持稳定分布。功能分析显示AT主导chemoorganotrophy（化学有机营养）和nitrate reduction（硝酸盐还原），RT则富含methanogenesis（产甲烷）相关基因。

【组装机制】
确定性过程对两类群均起主导作用（βNTI>+2），但RT受环境过滤更强（MST值0.459 vs AT的0.257）。深度增加使确定性作用增强，尤其在40cm以下出现明显生态位分化。

【稳定性驱动】
颠覆性发现是：更高的Shannon多样性反而降低整体稳定性（R²=0.38）。关键类群（占总量<3%）的丰度波动解释51%稳定性变异，其中稀有关键类群通过维持网络连通性发挥核心作用。

结论表明，在营养受限的泥炭地中，微生物稳定性并非由多样性本身决定，而是取决于关键功能类群的动态平衡。该研究首次证实稀有类群通过"功能保险"机制（即部分类群失效时其他类群可补偿）维持系统韧性，为理解湿地碳循环微生物调控提供新范式。发表于《Applied Soil Ecology》的这项成果，对全球变化背景下泥炭地保护策略制定具有重要指导价值。