《Applied Soil Ecology》：Microbial community–enzyme linkages differ between two surveys in a semi-arid lakeshore wetland
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•两种调查情境下微生物群落与酶之间的关联存在差异。•2024年，微生物更替独立解释了酶的变异。•2025年，土壤性质解释了酶变异的59–65%。•全氮最能代表2025年与土壤相关的酶信号。•在从微生物组成推断功能时，土壤背景是不可或缺的。引言微生物群落组成经常在与土壤生物化学
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两种调查情境下微生物群落与酶之间的关联存在差异。
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2024年，微生物更替独立解释了酶的变异。
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2025年，土壤性质解释了酶变异的59–65%。
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全氮最能代表2025年与土壤相关的酶信号。
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在从微生物组成推断功能时，土壤背景是不可或缺的。
引言
微生物群落组成经常在与土壤生物化学过程的关系中被考察，但组成变异并不一定与所测得的生物化学活性紧密对应（Li et al., 2024b）。这种不确定性在湖滨湿地中尤为相关，因为水位波动以及淹没与暴露的交替会改变水分条件和有机碳加工过程（Weise et al., 2016; Liu et al., 2026）。在半干旱咸水湖中，间歇性淹没和蒸发干燥会产生变化的盐度和水分可用性，进而影响微生物呼吸和胞外酶活性（Boadella et al., 2024）。来自沿海湿地的证据进一步表明，较高盐度可能与较低的土壤有机碳和氮含量以及减少的微生物残体积累并存（Shao et al., 2022）。盐度可以对湿地微生物群落进行强烈过滤，但分类学响应的幅度和方向取决于水分状况以及更广泛的土壤背景（Chen et al., 2022a; Fang et al., 2025）。此外，群落组成的变化可能超过或不同于功能基因、代谢活性或碳降解潜力的变化（Li et al., 2024a; Zhao et al., 2025）。因此，微生物群落组成与生物化学活性之间的关联在不同湖滨环境中是否保持一致仍然悬而未决。
胞外酶为土壤微生物与养分转化之间提供了直接的生物化学纽带。β-葡萄糖苷酶、脲酶和碱性磷酸酶分别参与碳、氮和磷的获取，其潜在活性反映了在标准化测定条件下土壤酶池的容量（Sinsabaugh et al., 2008; Burns et al., 2013）。这种容量不仅受微生物群落组成的影响，还受微生物生物量与生理分配、底物供给、养分需求、pH、水分介导的扩散以及酶在土壤基质中的稳定化或失活的影响。因此，群落组成、微生物投入和非生物调控的相对贡献在不同环境条件之间可能发生转变（Piton et al., 2020; Wang et al., 2021）。功能冗余可能进一步缓冲酶潜力对分类学组成变异的敏感性，因为不同分类群可以共享重叠的代谢能力（Louca et al., 2018; Chen et al., 2022b）。相反，群落组成可以解释所测分解者功能的相当大一部分变异，但这种关系的强度本身可能取决于土壤水分等环境条件（Roy et al., 2023）。因此，观察到的群落–酶关联可能代表一个独立的微生物信号、群落与酶对同一土壤梯度的平行响应，或两者兼有。很少有野外研究在跨越不同土壤背景的同时，明确地将独立于微生物组成的变异与独立于土壤性质的变异分离开来，以检验此类关联是否持续存在。
我们使用2024年和2025年在中国北部查汗诺尔湖滨湿地进行的两次独立生长旺季调查来回答这一问题。两次调查均在同一湖滨研究区域内进行，采用相似的从湖到陆的采样方向，但2025年建立了新的样线和样方，而非重新访问2024年的位置。因此，这两次调查代表了独立的横截面数据集，捕捉了水分、盐度和养分空间配置的差异。我们将细菌16S rRNA和真菌ITS扩增子测序与土壤理化性质测量以及β-葡萄糖苷酶、脲酶和碱性磷酸酶的潜在活性测定相结合。我们评估了在考虑土壤性质和样线结构之后，细菌和真菌群落组成的变异是否与β-葡萄糖苷酶–碱性磷酸酶酶谱和脲酶存在关联，以及微生物群落与土壤性质之间的独立解释平衡是否在两次调查情境之间有所不同。我们检验了土壤条件的空间分异是否更强时是否与群落–酶对应关系更紧密相一致。我们进一步预测，微生物群落组成仅在这种群落–酶协变不能完全由所测土壤环境解释的地方才会与酶变异保持独立关联。我们分别评估细菌和真菌群落，而不假设任何一组始终更具信息量。
章节摘要
研究区域与采样设计
本研究在中国北部内蒙古尚都县与河北尚义县交界处的查汗诺尔湖滨湿地进行，该地为一处半干旱内陆咸水湿地。2024年和2025年调查样方的地理坐标见附表S1。该地区具有温带半干旱大陆性季风气候，降水集中在夏季，冬季寒冷干燥。已发表的区域描述报道年均温为
两次调查间土壤条件的空间组织差异
两次调查之间土壤条件的空间组织存在显著差异（图1；附图S1）。2024年，土壤含水量（SMC）从中部到边缘依次降低，电导率（EC）则依次升高，三个位置之间差异均显著（p < 0.05；图1A、C）。土壤pH在中部低于中部和边缘，土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）在中部最高，全磷（TP）从中部降至中部再降至边缘（附图S1）。2025年，四个位置在SMC–EC空间上重叠较多（图1B）。SMC未出现
截然不同的土壤配置与微生物空间结构
两次调查捕捉了湖滨过渡带截然不同的土壤配置。2024年，土壤含水量和电导率呈相反模式，加上pH、土壤有机碳、全氮和全磷的空间变异，表明岸线位置代表了水文暴露、盐分积累和养分可用性的一个连贯组合。然而，2025年四个位置在水分–盐度空间以及更广泛的土壤性质上重叠较多。这种空间重组在
结论
在半干旱湖滨湿地的两次独立调查中，微生物群落组成与胞外酶潜在活性之间表现出截然不同的关联。在表现出更强烈结构化土壤配置的2024年调查中，在所选细菌和真菌PCoA轴代表的变异在考虑土壤性质和样线结构后，仍与βG–ALP酶谱和URE保持独立关联。在2025年调查中，岸线
CRediT作者贡献声明
邹宇涵：软件、方法论、调查、形式分析、数据管理、概念化。Sergio Rasmann：方法论、调查。崔丽娟：监督、方法论、调查。雷伊茹：方法论、调查。巩明浩：方法论、调查。赵欣生：方法论、调查。马华：方法论、调查。翟夏杰：方法论、调查。王 henian：方法论、调查。李伟：监督、资金获取。
资金
本研究由中国林业科学院基础研究资金"典型湿地碳汇增强与减排技术集成示范"[CAFYBB2025ZA003]和中国林业科学院研究设施运行维护专项资金"内蒙古查汗诺尔湿地生态系统研究站运行保障"[2026010-343]资助。资金提供方在研究设计、数据收集和
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本论文所报告的工作。
邹宇涵|Sergio Rasmann|崔丽娟|雷伊茹|巩明浩|赵欣生|马华|翟夏杰|王 henian|李伟
