中国典型草原小型哺乳动物活动对土壤微生物群落精细结构的调控及灭鼠剂的协同效应研究

为解决草原生态系统中小型啮齿类动物活动与化学灭鼠剂施用对土壤微生物群落及功能基因的影响机制问题，中国科学院动物研究所团队通过宏基因组学技术，系统研究了布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)洞穴区与灭鼠剂处理区的土壤微生物组差异。研究发现啮齿动物活动显著提升微生物α多样性(Shannon指数P<0.0001)，促进氮循环相关基因(narGHI/napA/nosZ)表达；而溴敌隆灭鼠剂(0.005% Bromadiolone)则降低抗生素抗性基因(ARGs)丰度达57%，抑制氮固定基因nifH等功能(P<0.05)。该研究为草原生态系统的可持续管理提供了微生物组学层面的科学依据。

　　

在广袤的欧亚草原带，布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)作为典型的群居性啮齿动物，既是维持生态系统平衡的关键物种，又是引发草原退化的潜在"害虫"。这种体长不过十余厘米的小动物，通过复杂的洞穴系统和频繁的掘洞行为，每年能搬运0.2立方米土壤，其排泄物更在草原上形成独特的"营养岛"。然而当种群暴发时，它们又会造成植被大面积破坏，成为牧民眼中的"草原杀手"。更棘手的是，传统化学灭鼠剂虽然能快速控制鼠害，但其对土壤微生物组和元素循环的潜在影响始终是未解之谜。

中国科学院的研究团队在内蒙古呼伦贝尔典型草原设立对照实验区，采集140份土壤样本进行宏基因组测序。研究采用Kraken2物种注释系统分析微生物组成，通过HUMAn2软件进行功能通路注释，并利用CARDS数据库检测抗生素抗性基因。样本覆盖灭鼠剂处理区(PC)与自然保护区的非处理区(NPC)，每个区域均采集田鼠活动中心区(Cen)、边缘区(Per)及无鼠干扰对照区(Blank)三个层次的土壤。

野生田鼠活动重塑土壤微生物结构
研究发现田鼠活动中心区的微生物α多样性显著高于边缘区(Shannon指数P<0.0001)，其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)相对丰度分别增加35%和42%。LEfSe分析显示中心区富集链霉菌科(Streptomycetaceae)等有益菌，而边缘区以地嗜皮菌科(Geodermatophilaceae)为主。这种空间异质性表明田鼠通过掘洞和排泄行为创造了微环境梯度。

灭鼠剂改变微生物群落组成
溴敌隆处理使土壤微生物多样性显著降低(P<0.0001)，拟杆菌门(Bacteroidetes)等关键菌群减少达60%。值得注意的是，虽然灭鼠剂降低了总体微生物负荷，却使放线菌比例异常升高，这可能增加土壤中抗生素抗性基因的传播风险。

元素循环的双向调控
田鼠活动促进氮循环相关基因表达，使硝酸盐异化还原基因(narG)和羟胺硝化基因(hao)表达量提升3倍；而灭鼠剂处理区则出现氮固定基因(nifH)和反硝化基因(nosZ)的显著抑制(P<0.05)。碳循环方面，灭鼠剂处理使糖酵解基因(glk)上调，但发酵途径基因(adh)表达量下降50%，暗示土壤有机质分解模式改变。

抗性基因与病原菌动态
研究检测到117种ARGs亚型，灭鼠剂处理使其总丰度降低57%，其中氟喹诺酮类抗性基因(CRP/OprM)降幅最显著。但令人警惕的是，在非处理区检测到鼠疫耶尔森菌(Yersinia pestis)，阳性率达5.7%，提示需平衡鼠害控制与公共卫生风险。

这项发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》的研究首次揭示了小型哺乳动物作为"生态工程师"对土壤微生物组的精细调控机制。研究证实田鼠在低密度时能促进土壤养分循环，但种群暴发时需审慎使用化学灭鼠剂——虽然溴敌隆能有效控制鼠害并减少ARGs传播，但会破坏关键的氮循环功能。研究者建议探索EP-1类不育剂等替代方案，以实现草原保护与生态安全的双赢。该成果为理解土壤微生物对外界干扰的响应机制提供了新范式，对制定基于生态系统的害虫管理策略具有重要指导价值。