動植物在陸地生態(tài)系統(tǒng)中存在一定的地理分異規(guī)律。與動植物相比，對于陸地生態(tài)系統(tǒng)中數量巨大、種類多樣的土壤微生物而言，是否存在生物地理分布格局及其驅動因素是什么？是目前土壤學和微生物生態(tài)學研究的前沿科學問題。

已有的研究結果表明，不同生態(tài)系統(tǒng)中的土壤微生物受到生物和非生物因素的雙重影響，群落結構多樣性及群落結構組成存在較大差異。

在這些影響因素中土壤pH被普遍認為是制約土壤細菌群落結構變化的主要因素。

值得指出的是，多數研究均是基于土壤pH值差異較大的不同原始土壤進行的，而對于同一種土壤類型，土壤pH值變化較小而其它土壤理化性質差異較大時，決定土壤微生物生物地理分布的因素是什么是一個值得探討的科學問題。

東北黑土是我國重要的土壤資源，在保障國家糧食安全和生態(tài)安全上具有重要地位。由于受氣候、開墾年限和農田管理措施等的影響，東北黑土農田土壤養(yǎng)分含量，特別是土壤有機質含量呈現規(guī)律性的地理分布，即總體呈現南低北高的趨勢。

但對于黑土土壤微生物是否也存在著地理分布格局？如果存在，其驅動因素是什么？

中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所農田分子生態(tài)學科組王光華團隊在明確了東北黑土農田土壤細菌群落結構地理分布規(guī)律的基礎上（Soil Biology & Biochemistry，2014, 70: 113-122），最近又采用高通量測序技術成功地解析了真菌群落的地理分布規(guī)律及其驅動因素。

該研究共獲得22萬多條真菌ITS序列，這些序列包括至少5個門、20個綱、超過70個目和350個屬的真菌，表明黑土中存在種類繁多的真菌分類單元。

研究結果發(fā)現與細菌群落一樣，黑土真菌也存在明顯的地理分布特征，但歷史因素地理空間距離對真菌群落的影響程度高于細菌群落，表明微生物地理空間分布存在微生物尺度效應（Body size effect）。

在土壤因素驅動真菌空間分布格局研究方面，發(fā)現土壤全碳含量與土壤真菌數量呈顯著正相關關系，而與土壤pH值無關；全碳含量還與土壤真菌一些分類單元豐度成顯著的正或負的相關關系，土壤全碳含量是驅動黑土農田土壤微生物地理分布格局的主要土壤因子。

研究結果進一步揭示出土壤真菌與細菌具有相似的緯度梯度多樣性（Latitudinal diversity gradient），即呈現高緯度樣點微生物多樣性低而低緯度樣點多樣性高的分布格局。 　　

該研究得到中科院先導科技專項XDB15010103和“百人計劃”等項項目的支持，研究成果發(fā)表在最新出版的Soil Biology & Biochemistry（2015, 83: 29-39）上。

　圖1 東北黑土農田真菌群落結構的NMDS分析。圖A和C及圖B和D是基于unweighted和weighted UniFrac群落分析結果

圖2 黑土農田真菌在門（A）、綱（B）、目（C）和屬（D）上的相對豐度與土壤全碳含量間的關系

文章來源：綜合中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所、國家生態(tài)系統(tǒng)觀測研究網絡文章整理

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