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青藏高原生物土壤结皮微生物群落的空间变异揭示

2023.8.09

　　青藏高原生态系统脆弱、生境复杂多样，是全球气候变化最敏感的地区之一。生物土壤结皮（Biological soil crusts，BSCs）是土壤表面重要的地表覆盖类型，在稳定土壤表层、调节水分分布、驱动碳氮循环等方面具有重要作用。这些作用可为极端高原地区提供关键的生态系统服务。鉴于土壤微生物在生物结皮中的关键作用以及对全球气候变化的反馈效应，研究生境环境因子对生物结皮微生物群落空间差异的驱动作用至关重要。

　　中国科学院水生生物研究所李敦海团队在青藏高原地区开展了一次跨越1500公里以上的大尺度调查。研究根据植被生长状况和地貌特点选择了戈壁滩（GB）、高山荒漠（AD）、灌木草甸（SM）、森林草地（FG）四种典型的高原生境（图1），在16个地区采集了80份生物土壤结皮及其下层土壤样品，收集了各采样地区的地理气候特征，测定了样品的土壤和生物土壤结皮性质，并通过宏基因组测序技术表征了生物土壤结皮微生物群落多样性和结构特征。

　　研究表明，生境特异性塑造了青藏高原生物土壤结皮的多样性，调控了生物土壤结皮微生物的群落组成、多样性和空间分布。不同生境间微生物群落空间差异由多种环境因素共同驱动，其中土壤有机碳（SOC）和土壤含水量（SWC）是重要驱动因子。同时，在青藏高原的特殊气候条件下，生物土壤结皮微生物群落的空间格局受降水而非温度控制。此外，生态过程进一步解释了生境特异性的影响，环境过滤比扩散限制更好地解释了微生物群落的差异。原核微生物群落的组装在区域尺度上由确定性过程决定。在局部尺度上，组装过程主要由生境类型决定，而真核微生物群落的组装在区域和局部尺度上均由随机过程决定。生物土壤结皮的高适应性和敏感性对稳定气候多变、生态脆弱的青藏高原生态系统具有重要作用。该研究为未来气候变化情景下生物土壤结皮分布预测和资源保护提供了科学参考。

　　相关研究成果以Habitat-specific environmental factors regulate the spatial variability of biological soil crust microbial communities on the Qinghai-Tibet Plateau为题，发表在《总体环境科学》（Science of the Total Environment）上。研究工作得到水生所特色院所服务项目和自由探索基础研究项目的支持。

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青藏高原生物土壤结皮微生物群落的空间变异揭示

周锦帆