青藏高原高海拔山地草原与荒漠土壤微生物群落对比格局及驱动机制研究

本研究针对青藏高原(QTP)高海拔地区两种典型生态系统（山地草原和荒漠）中土壤微生物群落的空间分布规律，通过Illumina MiSeq高通量测序技术，揭示了细菌和真核生物α多样性沿海拔梯度的相反变化模式，阐明了土壤pH、EC(电导率)、MAP(年均降水)和MAT(年均温)等关键驱动因子，构建了微生物共现网络并解析了群落组装机制，为理解高寒生态系统微生物地理格局提供了新视角。

　　

在全球气候变化背景下，被称为"亚洲水塔"的青藏高原(QTP)正面临严峻的生态挑战。作为世界上海拔最高的高原，这里分布着两种关键生态系统：占面积61%的高山草原(AG)和26%的高山荒漠(AD)。尽管土壤微生物对高寒生态系统的功能维持至关重要，但长期以来，科学家们对这两种生态系统中微生物群落的分布规律及其驱动机制知之甚少。传统观点认为微生物具有"无处不在"的特性，但近年研究发现其分布可能呈现特定地理格局。更令人困惑的是，相同海拔梯度下，不同类型生态系统中微生物的响应模式可能存在显著差异。

中国科学院的研究团队在《CATENA》发表的重要研究中，沿青藏高原东部建立了总高差达1738-2050米的两条样带，采集47个样点（AG 24个，AD 23个）的表层土壤(0-20 cm)，运用Illumina MiSeq高通量测序技术分析细菌和真核生物群落特征。研究整合了气候数据(MAP、MAT)、土壤参数(pH、EC)和空间变量，采用共现网络分析和零模型等方法，系统揭示了两种生态系统中微生物群落的分布规律及组装机制。

土壤微生物多样性海拔格局
研究发现细菌和真核生物α多样性(Chao1指数)在AG中随海拔升高显著降低，而在AD中却呈现显著上升趋势。AG中细菌群落组成与土壤pH强烈相关，而AD中则受pH、EC、MAP和MAT共同调控；真核生物在AG中未显示明确环境关联，但在AD中与MAP显著相关。

微生物互作网络特征
AG中细菌-真核生物互作网络比AD更复杂，其网络复杂度沿海拔呈单峰格局，而AD中无显著海拔依赖性。这表明水分条件较好的AG能支持更复杂的微生物互作关系。

群落组装机制
无论AG还是AD，土壤细菌群落同时受随机性(扩散限制、漂变)和确定性过程(环境选择)调控；而真核生物则主要由随机过程主导。这一发现挑战了微生物分布完全随机的传统认知。

这项研究首次系统比较了QTP两种主要生态系统中微生物群落的分布规律，揭示了环境过滤与生物互作在不同生态系统中的差异化作用。研究结果为预测气候变化下高寒生态系统微生物群落的响应提供了理论基础，对制定高原生态保护策略具有重要指导价值。特别是发现荒漠生态系统微生物多样性随海拔升高而增加的反常现象，暗示极端环境下可能存在独特的微生物适应机制，这为后续研究开辟了新方向。研究采用的跨生态系统比较框架和多维度分析方法，也为全球其他高山系统的微生物生态研究提供了范式参考。