《Journal of Environmental Sciences》：Drivers of soil bacterial communities in typical wetlands along a permafrost degradation gradient in the Great Hing’an Mountains, Northeast China
编辑推荐：
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揭示了细菌对永久冻土退化及湿地异质性在土壤深度上的响应。
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综合使用空模型、网络分析、R
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揭示了细菌对永久冻土退化及湿地异质性在土壤深度上的响应。
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综合使用空模型、网络分析、RDA和SEM方法来解析细菌群落组成。
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发现土壤水含量（SWC）和有效土壤碳（MAT）调节多样性；有效氮（available N）和pH值影响群落结构。
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发现颗粒有机碳（POC）和矿物相关有机碳（MAOC）是驱动群落结构的关键碳组分。
引言
高纬度湿地生态系统储存了大量有机碳（SOC），在全球碳平衡中扮演着关键角色（Sim等人，2021年）。作为中国重要的生态屏障和碳汇区域，大兴安岭地区覆盖着广泛的湿地，这些湿地对于维持区域碳循环的稳定性至关重要（Neubauer等人，2021年）。由于这些湿地中SOC的储藏量高且周转率低，土壤微生物群落，尤其是细菌群落，在调节土壤碳的固定和释放方面发挥着重要作用（Qin等人，2024年；Song等人，2026年）。然而，在全球变暖的背景下，永久冻土的持续退化改变了土壤的水热条件和物理化学性质，通过影响养分的可用性而深刻地重塑了微生物群落（Freire-Zapata等人，2024年；Qin等人，2025年），这可能进一步扰乱湿地生态系统的碳循环功能。
土壤微生物群落是陆地生态系统功能的核心驱动力，直接参与SOC的形成、稳定和分解，并调节土壤肥力和养分循环（Philippot等人，2024年）。作为土壤微生物的主要组成部分，细菌通过分解有机物和凋落物来驱动碳、氮、磷等元素的生物地球化学循环（Berhe等人，2018年）。微生物活性和群落组成被广泛用作评估土壤健康和碳转化过程的关键指标（Ashraf等人，2022年；Sahu等人，2017年）。因此，探索土壤细菌群落的特征和驱动因素对于理解湿地碳循环如何应对永久冻土退化至关重要。
植被类型通过调节凋落物输入、根系分泌物和微环境条件来影响土壤微生物群落结构，从而改变土壤的生物、化学和物理性质（Wang等人，2025年；Yan等人，2018年）。大兴安岭地区的湿地主要分为三种类型：草本湿地（HW）、灌木湿地（SW）和森林湿地（FW），它们在植被组成和碳输入特征上存在差异。此外，土壤性质（如pH值、土壤含水量（SWC）、SOC、溶解有机碳（DOC）、铵态氮（NH??-N）和硝酸盐氮（NO??-N）是调节微生物群落组成和多样性的关键因素（Dong等人，2023年）。值得注意的是，根据物理和化学保护程度的不同，SOC可以分为颗粒有机碳（POC）和矿物相关有机碳（MAOC）。这两种碳组分在微生物可利用性和周转率上存在显著差异，可能会选择性地影响不同的微生物类群（Lavallee等人，2020年）。然而，关于不同湿地类型及永久冻土退化梯度下土壤碳组分与细菌群落之间关系的系统研究仍不足。
大兴安岭位于欧亚大陆永久冻土带的南部边缘，是中国高纬度永久冻土退化的敏感区域。过去50年里，显著的区域变暖导致永久冻土边界向北移动，活动层持续增厚，表明永久冻土退化正在加剧（Gao等人，2020年；Hu等人，2024年）。在这种情况下，土壤细菌群落如何随永久冻土退化梯度（不连续永久冻土区（DPR）、零星永久冻土区（SPR）和孤立永久冻土区（IPR）以及不同湿地类型（FW、SW和HW）的变化而变化，以及哪些环境因素主导着群落组装过程，目前尚不清楚。因此，本研究选取了大兴安岭永久冻土退化梯度上的三种典型湿地类型，以：（1）阐明不同湿地类型和永久冻土类型之间活土层与永久冻土层在土壤物理化学性质和碳组分上的差异；（2）揭示湿地类型和永久冻土退化梯度下细菌群落组成和多样性的变化；（3）探讨土壤性质、碳和氮组分以及气候因素如何调节细菌群落的组装。基于以往的研究和永久冻土湿地的环境特征，我们假设：（1）细菌多样性、群落组成和共同出现网络特征会在不同湿地类型、永久冻土退化区域和土壤层之间有所不同；（2）细菌群落的组装主要由确定性过程控制，特别是环境选择。本研究的结果为理解典型高纬度湿地中微生物介导的碳循环对永久冻土退化的响应提供了科学依据。
章节摘录
研究区域
大兴安岭地区的永久冻土带（50°10′N–53°33′N，121°12′E–127°00′E）位于欧亚大陆永久冻土带的南部边缘，是中国东北部一个典型的生态敏感区域（图1）。该地区具有东北-西南走向的低矮丘陵地貌，平均海拔为600–1000米，地形从西北向东南倾斜。这里具有寒冷温带大陆性季风气候。
土壤碳组分的变异特征
在不同湿地类型和土壤层中，SOC浓度范围为143.86至394.73克/千克。草本湿地（HW）的永久冻土层显示出最高的SOC含量，而灌木湿地（SW）的永久冻土层SOC浓度最低（图2a，p < 0.05）。颗粒有机碳（POC）含量在森林湿地（FW）的永久冻土层、草本湿地（HW）的永久冻土层和活动层中较高，而灌木湿地（SW）的永久冻土层中的POC含量最低。
土壤细菌群落的变异
本研究发现，绿弯菌门（Chloroflexi）、脱硫细菌门（Desulfobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）在草本湿地（HW）中的相对丰度最高，并且随着植被结构复杂性的增加而逐渐减少，这支持了植被类型可能强烈影响土壤微生物群落的观点（Liu等人，2025年；Yan等人，2018年）。结合土壤碳组分的结果（图2），草本湿地（HW）永久冻土层中相对较高的SOC和POC含量可能表明易分解有机物的积累更多。
结论
本研究调查了中国东北部大兴安岭地区永久冻土退化梯度上森林湿地（FW）、灌木湿地（SW）和草本湿地（HW）中土壤细菌群落的分布模式和驱动因素。由于土壤微环境的变化，生境对细菌群落产生了深远影响。森林湿地（FW）中细菌共现网络的复杂性高于灌木湿地（SW）和草本湿地（HW），而灌木湿地（SW）的永久冻土层中细菌丰富度最高。
数据可用性声明
利益相关声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或可能影响本文所述工作的个人关系。
未引用参考文献
Freches和Fradinho，2024年；Jansson和Ta?，2014年；Li等人，2024年；Neubauer和Megonigal，2021年；Dedysh和Ivanova，2019年
CRediT作者贡献声明
陆俊祥：撰写——初稿、调查、正式分析。 董兴峰：撰写——审阅与编辑、调查、资金争取、概念构思。 李苗：撰写——审阅与编辑、资金争取、正式分析。 臧淑英：撰写——审阅与编辑、资金争取、正式分析。 杨东宇：调查。 刘 Hao：调查。 张瑞彤：调查。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或可能影响本文所述工作的个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：42371119）、黑龙江省自然科学基金杰出青年学者计划（项目编号：JQ2025D003）以及中国国家自然科学基金（项目编号：42501119）的支持。同时，我们也感谢哈尔滨师范大学研究生学术论坛为我们提供了一个学术平台，让我们能够展示初步研究结果并收到来自同行的宝贵反馈。
陆俊祥|董兴峰|李苗|臧淑英|杨东宇|刘 Hao|张瑞彤
