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由于气候变化，全球范围内记录的洪涝事件增多。土壤微生物组在土壤健康与肥力中的作用已被广泛认识，因为这些微生物群落驱动养分循环、有机质分解和植物健康等必要过程。这些群落的组成和功能对环境变化高度敏感。本研究旨在明确洪涝对土壤微生物组组成与多样性的影响。研究人员从
由于气候变化，全球范围内记录的洪涝事件增多。土壤微生物组在土壤健康与肥力中的作用已被广泛认识，因为这些微生物群落驱动养分循环、有机质分解和植物健康等必要过程。这些群落的组成和功能对环境变化高度敏感。本研究旨在明确洪涝对土壤微生物组组成与多样性的影响。研究人员从德国、爱尔兰和葡萄牙采集配对的有洪涝与无洪涝农业土壤，并采用全长16S rRNA基因和ITS扩增子测序进行表征。经错误发现率（false-discovery-rate，FDR）校正后，洪涝与细菌或真菌的α多样性无显著关联。相比之下，配对PERMANOVA检测到洪涝对细菌Bray–Curtis、Jaccard和非加权UniFrac（unweighted UniFrac）距离，以及对真菌Bray–Curtis和Jaccard距离存在总体微小效应，尽管群落组成更多地由国家（country）结构决定。在分类学水平，Thermodesulfobacteriota在有洪涝土壤中占比更高，而真菌门Ascomycota和Mortierellomycota占比更低。校正后共有8个细菌属级分类单元在两种条件间存在差异，而无真菌属级差异保持显著。洪涝伴随一些依赖地理环境的细菌和真菌群落重组，而非微生物多样性的整齐丧失。这些发现证明了在评估微生物组对洪涝响应时区域背景的重要性，并指出未来研究需要将微生物数据与实测土壤理化特征整合。
研究背景方面，农业土壤承载高度多样的微生物群落，对生态系统功能、土壤肥力和可持续作物生产具有基础作用。土壤细菌与真菌驱动养分循环、有机质分解和植物养分获取，并影响土壤结构与植物健康。气候变化正在增加极端降水频率和强度，导致农业用地洪涝更频繁。洪涝通过提高水饱和度、降低氧可用性、改变氧化还原电位和养分可用性来重塑土壤环境，使厌氧或兼性厌氧微生物获得竞争优势。已有研究证实洪涝可改变细菌和真菌群落组成，但报道的响应方向和幅度因土壤类型、气候、洪涝持续时间、农业管理和地理位置而异，因此微生物对洪涝的响应是否具有跨国一致性仍不清楚。同时，地理生物地理过程本身也会塑造区域特有群落组装。由于洪涝同时改变多种土壤理化属性，区分洪涝直接效应与经由土壤条件变化产生的间接效应也存在困难。鉴于此，研究人员在爱尔兰、德国和葡萄牙开展配对采样与扩增子测序研究，以评估洪涝和地理位置对农业土壤细菌与真菌群落组装的相对贡献。
该研究论文发表于《Microbiology Spectrum》。
主要关键技术方法方面，研究人员于2022至2023年在爱尔兰、德国和葡萄牙选取已知易涝农业田块作为洪涝点，并在同址选取同期未涝点，形成配对样本；每点采集8个10厘米深土芯并混合为1个复合样，最终获得23对复合样。总基因组DNA采用DNeasy PowerSoil Pro Kit提取。细菌全长16S rRNA基因（V1–V9）与真菌ITS（ITS1–5.8S–ITS2）扩增子由PacBio Sequel II/IIe平台以HiFi环形一致测序（circular consensus sequencing，CCS）模式测序。生物信息学上，细菌数据用QIIME2与DADA2推导扩增子序列变体（amplicon sequence variant，ASV），SILVA 138.2分类；真菌数据用UNITE 10分类。α多样性按配对Wilcoxon符号秩检验，Beta多样性用Bray–Curtis、Jaccard、加权/非加权UniFrac距离并采用配对PERMANOVA与PERMDISP，P值经Benjamini–Hochberg FDR校正。
研究结果如下。
测序与特征表特征：分类学注释得到11445个细菌ASV和14780个ITS ASV，过滤后跨46个样本有10567个原核特征和6959个真菌特征，Good’s coverage为1.000，表明抽样完整性高。
细菌与真菌相对丰度：细菌以Pseudomonadota均相对丰度41.74%占优，其次Acidobacteriota、Actinomycetota、Bacteroidota和Planctomycetota。配对CLR分析中仅Thermodesulfobacteriota在有洪涝土壤显著更高，中位相对丰度0.426%对0%，中位CLR差1.186。真菌以Ascomycota均46.47%占优，其次Basidiomycota、Mortierellomycota、Chytridiomycota和Rozellomycota；Ascomycota和Mortierellomycota在有洪涝土壤相对表征更低，FDR校正P均为0.0107。
细菌α多样性：稀有化至每样本600条序列后保留22对；洪涝与非洪涝在Faith系统发育多样性、观测特征数、Shannon多样性和Pielou均匀度上均无显著FDR差异，Pielou均匀度未校正前较低但校正后不显著。
真菌α多样性：稀有化至3000条序列后保留21对；观测特征数、Shannon多样性和Pielou均匀度在两组间无显著FDR差异。
细菌Beta多样性：PCoA显示国家比洪涝状态更强地结构群落。配对PERMANOVA显示洪涝对Bray–Curtis（R2=0.0218）、Jaccard（R2=0.0226）和非加权UniFrac（R2=0.0263）有微小但显著效应，加权UniFrac不显著；分国分析仅葡萄牙非加权UniFrac显著，PERMDISP均不显著。
真菌Beta多样性：PCoA同样以国家聚类为主。配对PERMANOVA显示洪涝对Bray–Curtis（R2=0.0249）和Jaccard（R2=0.0247）有微小显著效应；分国分析无指标经校正后显著，离散度同质检验不显著。
细菌与真菌属级及地理格局：热图展示三国35个最丰富命名细菌属和真菌属的平均相对丰度；全对配对CLR分析有8个细菌属级分类单元在有洪涝土壤差异显著，Sphingomonas更低，ADurb.Bin063-1、Sideroxydans、Ramlibacter、Anaerolinea、Luteolibacter、GOUTA6和Woeseia更高，但部分分类单元稀疏、中位丰度为0需谨慎解释；分国比较无属级显著结果。真菌74个达标属中无任何属级FDR显著结果，热图仅为描述性平均丰度差异。
讨论部分总结：研究人员指出，洪涝未造成细菌或真菌α多样性一致下降，但带来统计显著却解释量很小的Beta多样性变化，说明洪涝主要引起分类学更替而非丰富度或均匀度丧失。地理位置、土壤类型和本地环境对群落组装的解释力强于洪涝本身，洪涝仅解释细菌组成约1.4%–2.6%、真菌约2.5%变异；葡萄牙是唯一在分国细菌非加权UniFrac上保持显著的国家。门级上Thermodesulfobacteriota与厌氧和硫循环相关，但氧和硫浓度未测不能确认机制；Ascomycota和Mortierellomycota下降与部分文献一致，但也有研究报道大豆相关群落中Ascomycota上升，说明门级响应依赖土壤、植被和洪涝条件。属级功能不能由属名直接推断，因同属物种和菌株功能可能不同。研究局限在于未测土壤理化、洪涝持续时间和微生物绝对丰度。
研究结论部分翻译：在本研究中，研究人员通过比较德国、爱尔兰和葡萄牙配对的有洪涝与无洪涝农业土壤，评估了洪涝对土壤细菌和真菌群落的影响。全国家和分国家分析均未检测到细菌或真菌α多样性显著差异，说明洪涝未导致微生物丰富度或均匀度的一致降低。然而，全国家层面检测到细菌和真菌群落组成微小但显著的变化。α多样性无变化而Beta多样性有变化，意味着洪涝引起了分类学更替，即部分微生物类群相对表征改变，而总体多样性未丧失。地理位置对微生物群落的影响强于洪涝；PCoA图显示细菌和真菌群落主要按国家聚类，同一国家内洪涝与非洪涝样本大体重叠。洪涝仅解释细菌组成总变异约1.4%–2.6%、真菌约2.5%。因此，尽管若干距离指标上洪涝效应统计显著，其解释比例仍很小。分国家时，仅葡萄牙基于非加权UniFrac距离的细菌差异在校正后显著，无分国家真菌差异保持显著。这些结果表明，微生物对洪涝的响应强烈依赖于各地原有群落。在门级，Pseudomonadota是三国两组中最丰富细菌门；Thermodesulfobacteriota是唯一经多重校正后在有洪涝土壤更高表征的细菌门，该门部分成员与厌氧环境和硫循环相关，或可联系洪涝土壤低氧条件，但氧水平和硫浓度未测，该解释不能确认。真菌以Ascomycota为主，其和Mortierellomycota在有洪涝土壤相对表征显著降低，无其他门级差异，也无国内门级显著结果。属级上，全22对中Sphingomonas在有洪涝土壤更低，而ADurb.Bin063-1、Sideroxydans、Ramlibacter、Anaerolinea、Luteolibacter、GOUTA6和Woeseia更高，但若干分类单元稀疏、中位相对丰度为0，应谨慎解释；分国家比较均无显著属级结果。真菌无属级FDR显著结果。总体而言，洪涝伴随细菌和真菌群落组成的微小变化，但未造成α多样性一致降低；国家级分离更强，说明地理位置和本地环境比洪涝本身更能结构土壤微生物组。显著Beta多样性结果指示分类学更替，即群落成员或相对表征变化而未丧失总体多样性。未来研究应纳入土壤化学和物理属性、洪涝持续时间及微生物绝对丰度测定，并结合宏基因组或转录组分析，以阐明洪涝农业土壤中微生物群落变化的机制与功能后果。
