科学家打开土壤微生物群落装配“黑箱”

科普小知识2021-09-01 10:00:26

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由于土壤微生物的复杂性和难培养性，长期以来，人类对土壤微生物的多样性如何影响群落的生态功能没有深刻的认识，只能用“黑箱”来概括。

8月23日，《自然通讯》在网上公布了南京农业大学欢子学院土壤微生物与有机肥团队关于土壤微生物群落的组装及生态功能影响机制的最新研究成果，揭开了“黑匣子”中的秘密。

该论文的合著者、南京农业大学教授张瑞富告诉《中国科学日报》，土壤微生物活动是实现土壤物质循环和养分转化的功能基础。不同的微生物具有不同的生态功能。因此，土壤微生物群落的聚集会影响土壤养分循环能力和生态系统的生产力，也会影响生态系统的稳定性。近年来，土壤微生物多样性的重要生态功能和生物多样性丧失对生态系统的威胁引起了许多国际组织和*的关注。

研究发现，土壤微生物群落中的“特异性”功能微生物是决定群落组装过程的关键因素，也是维持微生物群落稳定性的重要基础。所谓“特定”功能是指那些仅由少数微生物功能群“持有”的功能，如土壤氨氧化过程、有机污染物降解等功能。

论文第一作者、南京农业大学副教授荀介绍说，在土壤微生物群落聚集的初期，营养和空间位置充足，微生物随机生长、繁殖和死亡，群落遵循随机聚集过程。在群落聚集的后期，空间和营养条件受到限制，环境选择压力增大。只有当土壤微生物多样性高，更多的“特定”功能能够被“持有”和“表达”时，群落才能适应环境，维持随机生长、繁殖和死亡的随机组合过程。相反，当土壤微生物多样性较低时，微生物群体倾向于“相互竞争”，群落保持条件选择或统一选择的确定性组合过程。

该论文的合著者、南京农业大学教授沈其荣认为，“特定”功能微生物在影响土壤微生物群落的组装过程和维持土壤生态系统的服务功能方面发挥着重要作用，对破解土壤微生物多样性与生态系统功能之间的关系具有重要的科学意义。

本研究还得到“973”计划、国家自然科学基金、中国科协青年人才提升项目、*高校基础科研业务经费的支持。