《西北高原所在土地利用变化过程中土壤微生物对土壤多功能性调控机制方面取得新进展》

  • 来源专题:耕地与绿色发展
  • 编译者: 张毅
  • 发布时间:2024-11-18
  • 土地利用变化对陆地生态系统具有广泛的影响。然而,青藏高原高寒生态敏感区土地利用变化对土壤环境因子、土壤微生物的影响以及初级生产力、土壤微生物和土壤多功能性之间的关系研究较少。特别是对于高寒生境土壤微生物多样性及其共生网络复杂性与土壤多功能性之间关系仍缺乏系统了解。

    中国科学院西北高原生物研究所高原药用资源生态保护与繁育学科团队在环青海湖区域分别选择高寒草原、农田、人工灌丛为研究对象,构建了从天然草原—农田—人工灌丛的土地利用类型转化序列,测定了初级生产力、土壤真菌和细菌以及土壤因子。研究表明:随着农田向人工灌丛的转化土壤环境因子和微生物群落组成呈现出逐渐向天然草地恢复的趋势,土壤磷含量对土壤微生物群落组成的恢复发挥关键调节作用。退耕还林后土壤微生物共生网络复杂性的恢复比微生物群落组成和功能类群的恢复需要更长的时间。最重要的是,本研究揭示了土壤微生物共生网络复杂性在土地利用变化过程中介导初级生产力对土壤多功能性的影响。这些发现弥补了我们对咸水湖生境周围土地利用变化过程认识的不足,对于拓宽我们对土地利用变化的认识,促进全球高寒生态系统恢复决策的制定具有重要意义。

    相关研究结果以?Soil microbial network complexity predicts soil multifunctionality better than soil microbial diversity during grassland-farmland-shrubland conversion on the Qinghai-Tibetan Plateau?为题于2024年10月11日发表于国际著名农林科学期刊?Agriculture, Ecosystems & Environment(5年影响因子/JCR分区:6.4/Q1)。西北高原所肖元明助理研究员为论文第1作者,周国英研究员为通讯作者。该研究得到青海省自然科学基金团队项目(2023-ZJ-902T)、中国科学院战略性先导计划项目(XDA26020201-2)以及中国科学院-青海省国家公园联合专项(LHZX-2020-11-1)的支持。

  • 原文来源:http://nwipb.cas.cn/xwzx/kyjz/202411/t20241112_7438692.html
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  • 《成都生物研究所在土地利用变化影响土壤磷相关微生物方面获得新进展》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2023-06-21
    •     磷是植物和土壤生物发育的第二大必需营养元素,但其在土壤中的生物有效性通常较低,各类陆生生态系统普遍存在磷限制的现象。土壤微生物通过产生磷酸酶等参与土壤磷循环,提高土壤磷的生物有效性。土地利用变化可通过改变植被覆盖和其他相关属性进而影响土壤物理、化学和生物特性,对土壤磷酸酶活性和相关微生物群落具有显著的影响。青藏高原是世界屋脊、亚洲水塔,是地球第三极,也是全球最脆弱的地区之一,生态系统容易受到全球气候变化和人类活动的影响,该区域在环境和植被覆盖变化方面具有高度多样性。了解土地利用变化对青藏高原地区土壤磷酸酶活性和相关微生物群落的影响,对评估该区域土壤磷循环和地力可持续性具有至关重要的意义。     基于此,中国科学院成都生物研究所博士研究生Belayneh Azene和朱仁欢在博士生导师潘开文研究员和张林副研究员的指导下,以天然林、人工林、农田和灌木林四种土地利用类型的土壤为研究对象,探讨青藏高原东南缘亚高山生态系统土地利用类型变化对土壤磷酸酶活性、磷酸酶编码基因和相关微生物群落的影响。结果表明:磷的有效性在天然林转化为农田后显著增加。天然林转化为其他土地利用方式后,由于土壤有机碳、水分和全氮的降低,磷酸酶活性显著降低。检测到13个与磷溶解和磷矿化相关的基因,其中phoD和gcd分别是主要的磷矿化和磷溶解基因。农田土壤中gcd基因的丰度较高,而天然林中phoD基因的丰度较高。gcd基因丰度主要受pH和全磷控制,phoD基因丰度主要受pH和速效磷控制;土壤水分含量、有机碳和全氮调控研究检测到的其他基因。编码gcd基因的主要微生物门包括酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),编码phoD基因的主要微生物门包括变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和Candidatus Rokubacteria。大多数携带gcd和phoD的微生物主要受pH、有效磷和总磷的调控,部分微生物门也受土壤水分含量、有机碳和全氮的调节。土地利用变化显著改变了土壤磷酸酶以及磷酸酶编码基因和相关微生物的丰度,这些变化对研究土壤磷循环以及该区域土壤磷的可持续管理具有重要意义。
  • 《南京土壤所在多氯联苯污染土壤氢代谢微生物修复机制方面取得进展》

    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2020-12-14
    • 氢气(H2)代谢微生物在全球H2循环过程中发挥了决定性作用,并参与耦合其他元素的生物地球化学循环过程。许多微生物可利用H2作为电子供体,催化还原有机卤化物、偶氮化合物和痕量金属等污染物。中国科学院南京土壤研究所研究员滕应课题组系统论述了H2代谢在环境生物修复中的作用,阐明了H2代谢参与共营养和氢化酶的研究现状,并提出H2代谢这种生物能源在土壤污染生物修复领域中的应用(Frontiers in Microbiology, 2019, 10: 106)。微生物H2的释放和消耗途径很多,影响着微生物群落的结构和功能。在豆科植物-根瘤菌共生且不含吸氢酶的类菌体(Hup-)附近土壤中可以发现局部的H2积累,这些H2可以作为形成土壤微生物群落结构和功能的额外能量输入。豆科植物-根瘤菌共生的类菌体可以促进PCBs的生物降解,但其释放的H2是否对污染土壤中多氯联苯(PCBs)微生物降解具有重要作用,至今尚不清楚。 基于此,滕应课题组系统模拟研究了两种不同土壤类型中氢气对土壤中PCB77降解的影响。结果表明,高浓度氢气可以促进土壤微生物对PCB77的去除,并与bph基因(联苯降解途径)的结果相一致,但这种促进效果因土壤类型而异。通过PICRUSt功能预测数据分析表明,高浓度氢气一方面可能对降解细菌直接产生影响,另一方面也可能对涉及降解细菌和非降解细菌的一系列微生物过程产生协同作用的间接影响,从而影响土壤微生物群落对污染物的降解。该研究结果从微生物学角度揭示了氢气对土壤中PCBs微生物降解的影响作用机理,对合理利用氢代谢调控PCBs污染土壤生物修复具有重要的科学指导意义。 相关研究成果已发表在Science of the Total Environment上。研究工作得到了国家重点研究计划(2019YFC1803705)和国家自然科学基金(41671327)等项目的资助。