水保所在土壤碳激发效应过程中细菌群落结构演替研究方面取得新进展

　　近日，水土保持研究所李世清研究员团队在细菌群落结构和土壤碳激发效应模式研究方面取得新进展。相关成果在本领域主流期刊Soil Biology & Biochemistry（学校双一流G2类刊物，中科院大类1区TOP期刊）发表题为“Dynamic changes in bacterial community structure are associated with distinct priming effect patterns”的研究论文。2017级博士研究生付先恒为第一作者，李世清研究员为通讯作者，黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室为第一单位。

　　土壤有机质 (SOM) 是陆地生态系统中基本碳库的一部分，影响农业土壤的生产力和可持续性。向土壤中添加残渣（玉米秸秆）会刺激微生物活性，并显著改变土壤有机质（SOM）的分解速率，这被称为激发效应（Priming effects）。激发效应模式受到利用各种基质的微生物的影响。然而，与激发效应模式相关的关键类群的各种功能特征和细菌群落的结构特征仍不清楚。该研究建立了一个120天的培养实验观察激发效应的动态，同时利用高通量测序技术检测激发效应过程中细菌的演替，并通过网络分析确定关键类群。结果表明，在玉米秸秆分解过程中，观察到了负激发效应（早期）和正激发效应（晚期）。在培养结束时，含有氮的秸秆处理导致了正激发效应，而仅有秸秆处理对自然土壤有机碳的分解影响最小。在秸秆分解过程中，细菌群落结构表现出明显的演替。相应地，网络分析揭示了早期和晚期关键类群的差异。Bacillus，Streptomyces，Arthrobacter和Agromyces是早期的关键类群，而BD2-11 terrestrial，Bacteroidales，Sphingomonadaceae和Xanthomonadales是晚期的关键类群。这些推定的（putative）关键类群作为群落功能的驱动因素，具有不同的功能特征，因此将它们与负的或正的激发效应联系起来。细菌群落的网络模块在早期和晚期存在差异，在激发效应期间表现出不同的模块-性状（module-trait）关系。因此，不同的模块被聚合（aggregated）以响应不同的激发效应模式。这项研究提供了与激发效应模式对应的细菌群落网络结构的更深入见解，并强调了关键分类群在激发效应中的重要性。

　　该研究工作得到国家重点研发计划（2017YFD0201807, 2021YFD1900700）和陕西省自然科学基础研究计划（2022JM-103）等项目的资助。