金鱼藻凋落物分解在凋落物-沉积物界面及底泥中引起的细菌群落变化

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Variations of bacterial communities induced by Ceratophyllum demersum litter decomposition at the litter sediment interface and in bottom sediments

　　

摘要

沉水高等植物是淡水生态系统的关键组成部分。在枯死后，大多数叶片和茎干沉降于表层沉积物上，形成一个动态的凋落物-沉积物界面（LSI），该界面作为调控养分通量和驱动关键生态系统功能的重要生物地球化学边界。本研究利用金鱼藻（Ceratophyllum demersum）凋落物开展为期65天的分解实验，考察了三个初始生物量梯度下两个分解时长（28天和65天）时，LSI与底部沉积物之间细菌群落结构、多样性、组装过程及生态功能的变化。结果表明，养分释放量和质量损失随生物量投放量和时间的增加而增大，其中高生物量组在第65天损失干质量23.27 g（释放碳9603.10 mg、氮436.05 mg和磷48.24 mg）。LSI的pH值、有机质含量和养分含量均高于底部沉积物，表明其对凋落物投入具有较强的敏感性。LSI处观测到的物种数（S_obs）、Chao指数和Shannon指数显著低于底部沉积物。凋落物分解参数显著塑造了沉积物微生物群落结构。共现网络复杂度和确定性群落组装过程随分解时间的延长而增强。此外，LSI富集了多个氧化还原敏感的菌门，且氮循环功能基因丰度（如nifK/H/D）与碳/氮/磷的释放呈正相关。LSI作为一个动态热点区域，其微生物群落组成和功能与分解进程紧密耦合。本研究系统阐明了植物凋落物分解对沉积物细菌群落的影响。

图形摘要

沉水高等植物是淡水生态系统的关键组成部分。在枯死后，大多数叶片和茎干沉降于表层沉积物上，形成一个动态的凋落物-沉积物界面（LSI），该界面作为调控养分通量和驱动关键生态系统功能的重要生物地球化学边界。本研究利用金鱼藻（Ceratophyllum demersum）凋落物开展为期65天的分解实验，考察了三个初始生物量梯度下两个分解时长（28天和65天）时，LSI与底部沉积物之间细菌群落结构、多样性、组装过程及生态功能的变化。结果表明，养分释放量和质量损失随生物量投放量和时间的增加而增大，其中高生物量组在第65天损失干质量23.27 g（释放碳9603.10 mg、氮436.05 mg和磷48.24 mg）。LSI的pH值、有机质含量和养分含量均高于底部沉积物，表明其对凋落物投入具有较强的敏感性。LSI处观测到的物种数（S_obs）、Chao指数和Shannon指数显著低于底部沉积物。凋落物分解参数显著塑造了沉积物微生物群落结构。共现网络复杂度和确定性群落组装过程随分解时间的延长而增强。此外，LSI富集了多个氧化还原敏感的菌门，且氮循环功能基因丰度（如nifK/H/D）与碳/氮/磷的释放呈正相关。LSI作为一个动态热点区域，其微生物群落组成和功能与分解进程紧密耦合。本研究系统阐明了植物凋落物分解对沉积物细菌群落的影响。

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