近日，我院郑海雷教授课题组在国际知名期刊Global Change Biology上发表了题为“Continental-scale plant invasions reshuffle the soil microbiome of blue carbon ecosystems”的研究论文，该研究通过高通量测序和生物信息学分析，首次在大陆尺度评估了互花米草入侵下滨海湿地土壤细菌群落多样性的空间分布格局及其驱动机制，拓宽了我们对于植物入侵下我国滨海湿地土壤微生物生物地理学的认识，为理解滨海湿地土壤微生物在全球变化下的组成和功能动态提供了新认识。

研究背景

滨海湿地是地球上重要的蓝碳生态系统，在维持生物多样性和调节全球气候变化等方面发挥着关键作用。然而，过去四十年来，我国滨海湿地遭受了大面积的互花米草（Spartina alterniflora）入侵。作为入侵种，互花米草具有极强的环境适应性和繁殖能力，自1979年引入中国后已沿我国海岸线迅速扩张，侵占了大面积本土生境（包括芦苇、红树林和光滩等生境），严重威胁当地生物多样性与生态系统功能，引起学者的广泛关注。滨海湿地生境特殊，孕育了丰富且独特的微生物资源，然而，大陆尺度互花米草入侵下滨海湿地土壤微生物群落多样性的空间分布及其驱动机制仍是未知，这限制了我们对全球变化背景下滨海湿地土壤微生物组演变的准确认识以及对于滨海湿地微生物资源的挖掘。

主要研究结果

（1）光滩（Mud）与互花米草（SA）土壤在北纬34°左右区域具有最高的土壤碳库，两者总碳含量相当，均表现出明显的纬度分布模式。与光滩土壤相比，互花米草生境土壤的碳积累主要在浅层土壤（0-60厘米）（图1）。

（2）互花米草入侵显著增加了土壤细菌α多样性，但同时也增加了细菌群落生物同质化程度，这表明互花米草入侵显著改变了土壤细菌群落结构，且细菌α多样性与β多样性之间存在权衡（图2）。

（3）互花米草与光滩的土壤细菌群落相似性呈明显的距离衰减（distance-decay relationship，DDR）模式。与光滩生境相比，互花米草深层土壤中的DDR更显著，表明互花米草入侵加速了细菌群落的空间周转速率（图2）。其次，通过构建微生物生态网络，发现互花米草入侵降低了细菌共存网络的复杂性和稳健性。

（4）本研究从微生物生态网络中鉴定了7个重要的生态模块，解析了生态网络复杂性、模块相对丰度与土壤碳库的关系（图3）。综上，土壤总碳主要受非生物因子调控，同时也受微生物组（包括模块#36、模块#45等）和网络复杂性的影响，而互花米草入侵则弱化了微生物组与总碳之间的强耦合关系。

图1. 互花米草和光滩生境土壤总碳的空间分布规律

图2. 互花米草和光滩生境土壤细菌群落异质性和距离衰减模式

图3. 微生物共存网络与主要生态模块

研究团队

我院已毕业博士生高贵锋和李欢为本论文共同第一作者，我院郑海雷教授、中国科学院南京土壤研究所褚海燕研究员与西班牙塞维利亚自然资源和农业生物学研究所Manuel Delgado-Baquerizo研究员为论文共同通讯作者。此外，中国科学院城市环境研究所朱永官院士、我院张宜辉教授和已毕业博士生高长颢也参与了该研究工作。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金青年基金项目和重大研究计划培育项目的资助。

论文来源：Gui-Feng Gao^#, Huan Li^#, Yu Shi, Teng Yang, Chang-Hao Gao, Kunkun Fan, Yihui Zhang, Yongguan Zhu, Manuel Delgado-Baquerizo^*, Hai-Lei Zheng^*, Haiyan Chu^*, Continental-scale plant invasions reshuffle the soil microbiome of blue carbon ecosystems, Global Change Biology, 2022, 28:4423–4438. DOI: 10.1111/gcb.16211

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16211

文、图 | 张露丹、高贵锋

责任编辑：郑海雷