一分耕耘，一分收獲。伴隨各位奧維森合作伙伴們的辛勤努力，在2023年上半年中喜訊不斷傳來，一篇又一篇研究成果見諸各大期刊！在上半年，奧維森微生物組又新添了項目文章90+篇，影響因子累計增加了600+點，其中更有多篇成果發(fā)表于《Nature Communications》（IF=16.6）、《Water Research》（IF=12.8）、《Bioresource Technology》（IF=11.4）、《International Journal of Antimicrobial Agents》（IF=10.8）、《Soil Biology and Biochemistry》（IF=9.7）、《Science of The Total Environment》（IF=9.8）等SCI優(yōu)質(zhì)期刊，研究內(nèi)容包括科研領(lǐng)域多個熱點方向，涵蓋擴增子、宏基因組、單菌基因組等多種項目類型。

這里小奧為大家分享北京林業(yè)大學(xué)和中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所合作伙伴在土壤科學(xué)領(lǐng)域Top期刊《Soil Biology and Biochemistry》（IF=9.7/Q1）上發(fā)表的兩篇研究成果，這兩項研究探究了土壤微生物群落對自然與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷等儲量的影響，揭示了微生物不僅其本身是土壤有機碳儲量的重要來源，更在植物與土壤間的營養(yǎng)循環(huán)中起著重要媒介作用。

奧維森科技在研究中提供了微生物組學(xué)測序及分析服務(wù)。小奧帶大家一起詳細看下這兩篇文章吧！

一

土壤真菌群落是綠洲-荒漠生態(tài)系統(tǒng)中連接植物豐富度和碳、氮、磷儲量的重要整合者

合作單位

北京林業(yè)大學(xué)

研究背景

植物豐富度（PSR）對生態(tài)系統(tǒng)功能，尤其是生態(tài)系統(tǒng)碳和養(yǎng)分儲量具有重要影響，然而豐富度與儲量間相互聯(lián)系的機制仍然不確定，應(yīng)該考慮關(guān)鍵真菌類群的作用。植物與真菌之間的聯(lián)系在調(diào)節(jié)陸地生態(tài)系統(tǒng)儲量方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，增加植物碳和氮的輸入可以促進土壤微生物殘體積累，間接增強土壤有機碳和全氮含量，從而提高微生物群落的活性和豐度。土壤真菌群落可能通過復(fù)雜的地上和地下相互作用進一步控制生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)儲備功能，提高植物豐富度和碳儲量。同時，土壤真菌群落是植物凋落物和滲出物向土壤碳儲存轉(zhuǎn)化的重要媒介，但在不同生態(tài)系統(tǒng)類型（綠洲與沙漠）下，真菌功能群在植物豐富度與碳和養(yǎng)分儲量的聯(lián)系中所起的作用還需要更多的經(jīng)驗證據(jù)來闡明。

樣本采集與處理

本研究選取了中國西北地區(qū)內(nèi)蒙古黑河下游地區(qū)27個覆蓋綠洲-沙漠生態(tài)系統(tǒng)的樣點，在每個樣點內(nèi)隨機構(gòu)建3個樣方（20 m×20 m）。在每個樣方內(nèi)（植物冠層下）的0-15cm和15-30 cm兩個深度隨機取樣20-30個土芯，對不同土層的土芯分別進行充分混合和均勻化處理。最后共獲得81個樣本，提取樣本DNA用于后續(xù)微生物多樣性測序及分析。

測序區(qū)域

真菌ITS1；Illumina PE300

研究結(jié)果

1、綠洲和沙漠的植被和表層土壤碳、氮和磷儲量

與地上組分相比，綠洲地下碳、氮、磷儲量顯著減少。相反，沙漠地下碳儲量顯著高于地上碳儲量?；哪韺油寥乐械獌α亢土變α康拇怪狈植茧S土壤深度的增加而顯著降低，而綠洲土壤中氮儲量和磷儲量的垂直分布變化不顯著。綠洲和沙漠土壤（0-15 cm）和土壤（15-30 cm）的碳儲量差異不顯著。在綠洲和沙漠中，更多的植物物種導(dǎo)致植被和表土碳、氮、磷儲量升高。

2、土壤真菌功能群與植物豐富度、植被和表層土壤碳、氮、磷儲量的關(guān)系

在綠洲和沙漠中，植物豐富度和植被與表層土壤碳、氮、磷儲量呈正線性關(guān)系?？紤]地下水、土壤因子和土壤酶活性后，只有菌根真菌豐度與植物豐富度、植被和表層土壤碳、氮、磷儲量呈正相關(guān)。在沙漠中，植物豐富度、植被和表層土壤碳、氮、磷儲量與腐養(yǎng)真菌豐度呈正相關(guān)。不同的真菌群落導(dǎo)致不同的植物-真菌相互作用，包括協(xié)同作用和拮抗作用。綠洲和沙漠植被碳、氮、磷儲量與表層土壤碳、氮、磷儲量呈正相關(guān)關(guān)系。綠洲和荒漠真菌群落豐度與植物豐富度之間的關(guān)系存在差異，植物-真菌相互作用受生態(tài)系統(tǒng)類型的調(diào)節(jié)。

3、植物、真菌多樣性、地下水、土壤因子和土壤酶活性對植被和表層土壤碳、氮、磷儲量的影響

考慮地下水、土壤因子和土壤酶活性后，綠洲菌根真菌豐度與植物豐富度、植被和表層土壤碳、氮、磷儲量呈一致的正相關(guān)，綠洲中的菌根真菌豐度明顯高于沙漠。相反，荒漠植物豐富度、植被和表土存量與腐養(yǎng)真菌豐度呈一致的正相關(guān)。

研究結(jié)論

1、植物豐富度與生態(tài)系統(tǒng)碳和養(yǎng)分儲量之間的關(guān)系依賴于特定真菌功能群的多樣性。研究發(fā)現(xiàn)，綠洲和荒漠植物豐富度與植被和表層土壤（0-30 cm）碳、氮、磷儲量呈正相關(guān)。

2、不同的真菌功能類群（綠洲菌根真菌和沙漠腐養(yǎng)菌）與植物豐富度、植被和表層土壤碳、氮、磷儲量具有一致的正相關(guān)關(guān)系。菌根真菌和腐養(yǎng)真菌分別是綠洲和沙漠植物豐度-儲量關(guān)系的重要整合者。

3、與整個真菌群落相比，真菌功能群的豐度在綠洲和沙漠植物豐富度、碳和養(yǎng)分儲量之間起著更重要的作用。

參考文獻

Wang Y, Wang J, Qu M, et al. Soil fungal guilds as important integrators linking plant richness and carbon, nitrogen and phosphorus stocks in oasis–desert ecosystems[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2023, 177: 108930.

二

在保護性耕作的農(nóng)田中，真菌比細菌更能決定土壤有機碳的增加

合作單位

中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所

研究背景

土壤碳庫是最大的陸地碳庫，其微小變化會對全球氣候產(chǎn)生巨大影響。然而，農(nóng)業(yè)土壤的長期管理不善可能造成巨大的碳損失，確定有利于碳封存和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的土壤管理措施至關(guān)重要。秸稈覆蓋免耕土壤能夠提高農(nóng)田土壤有機碳（SOC）含量，是應(yīng)對氣候變化的一種很有前途的做法。微生物殘體是土壤有機碳儲量的重要來源，受微生物群落控制。但對農(nóng)業(yè)實踐到微生物群落特征，到土壤殘體碳，最終到有機碳的完整聯(lián)系，人們目前仍知之甚少。

樣本采集與處理

試驗地點位于中國科學(xué)院應(yīng)用生態(tài)研究所梨樹保護性耕作研究站，采用隨機完全區(qū)組設(shè)計，在玉米農(nóng)田上施用不同數(shù)量的玉米秸稈。秸稈覆蓋管理每3年重復(fù)一次，試驗期10年，分3個覆蓋循環(huán)，共有五種覆蓋處理方法：①常規(guī)耕作，無秸稈覆蓋（CT）；②免耕免秸稈覆蓋（NT-0）；③低秸稈量免耕（NT-low）:在每個覆蓋周期中，第一年覆蓋7.5t ha-1秸稈，后兩年不覆蓋；④免耕中量秸稈（NT-medium）:在每個覆蓋周期中，前2年覆蓋7.5 t ha-1秸稈，第三年不覆蓋；⑤高秸稈量免耕（NT-high）:在每個覆蓋周期中，每年覆蓋7.5 t ha-1秸稈。每個處理包含3個重復(fù)，樣地總數(shù)為15個。第十年采集4種深度（0-5 cm、5-10 cm、10-20 cm和20-40 cm）的土壤樣本，提取DNA用于后續(xù)微生物多樣性測序及分析。

測序區(qū)域

細菌16S V3-V4、真菌ITS1；Illumina PE300

研究結(jié)果

1、土壤有機碳總量與土壤有機碳的時間變化

在試驗結(jié)束時，覆蓋處理對深度為40cm的樣本有機碳存量影響顯著。秸稈覆蓋免耕土壤的有機碳變化均大于零。NT-medium處理中的秸稈效率中等，但三種秸稈覆蓋處理之間沒有顯著差異。在免耕土壤上增加秸稈增加了有機碳儲量，與常規(guī)耕作相比，在0-20 cm土層中施用中、高濃度秸稈效果顯著。總有機碳的增加主要來自表層土壤（0-5 cm和5-10 cm）。

2、微生物殘體碳

所有秸稈覆蓋的免耕處理都增加了最上層（0-5 cm）土壤中細菌、真菌和總微生物殘體碳，但減少了最深層（20-40 cm）土壤中真菌殘體碳。與常規(guī)耕作相比，免耕處理增加了10-20 cm土層的細菌殘體碳。免耕和秸稈覆蓋對土壤最上層和最深層的總氨基糖含量和微生物殘體碳含量有顯著影響。與NT-low相比，NT-medium和NT-high處理顯著增加了0-5 cm土層的葡萄糖胺、半乳糖胺、總氨基糖、真菌和總微生物殘體碳。當施用免耕和秸稈覆蓋處理時，最上層土壤中真菌殘體碳占有機碳的比例增加，但細菌殘體碳占有機碳的比例減少，而最深層土壤情況相反。土壤管理顯著改變了真菌與細菌殘體碳的比例，特別是在常規(guī)和免耕處理之間。

3、微生群落特征 ? ? ? ?

免耕和秸稈覆蓋增加了最上層土壤G-和G+細菌、真菌和總微生物生物量，最深層土壤情況與之相反。免耕和秸稈覆蓋降低了最上層土壤細菌豐富度，但增加了所有土層的真菌豐富度。在表層和深層土壤中，門水平微生物受土壤管理措施影響顯著。

4、微生物群落特征與有機碳的關(guān)系 ? ? ? ?

總有機碳主要由真菌而不是細菌殘體碳控制，與細菌相比，真菌殘體碳與微生物群落特征的相關(guān)性更大。在最表層和最深層兩層土壤中，更多的細菌門和真菌綱與真菌殘體碳有顯著的關(guān)系。所有秸稈覆蓋處理都顯著增加了PLFA含量，但只有中量和高量秸稈覆蓋顯著增加了微生物殘體碳。PLFA所代表的真菌生物量與細菌生物量的比例在不同處理之間沒有變化，而殘體碳的比例則受到耕作和秸稈覆蓋的顯著影響。

研究結(jié)論

1、免耕加中量或高量秸稈覆蓋是提高土壤有機碳儲量的有效措施，中等數(shù)量的秸稈在秸稈投入和碳儲存目標之間實現(xiàn)了最佳權(quán)衡。

2、免耕處理增加了表層真菌與細菌殘體碳的比值，但降低了深層殘體碳的比值。

3、真菌殘體碳在土壤有機碳積累中起主導(dǎo)作用，而非細菌殘體碳，這一過程主要由真菌生物量和群落結(jié)構(gòu)介導(dǎo)。

參考文獻

Yang Y , Xie H , Mao Z ,et al. Fungi determine increased soil organic carbon more than bacteria through their necromass inputs in conservation tillage croplands[J].Soil Biology and Biochemistry, 2022, 167:108587.

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