本文由殷繼忠編譯，董小橙、江舜堯編輯。
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土壤細(xì)菌和真菌在陸地生態(tài)系統(tǒng)功能中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但其對氣候變化響應(yīng)的研究仍有欠缺。迄今為止尚未在旱地環(huán)境中對土壤細(xì)菌和真菌的多樣性進(jìn)行全面分析。作者為我們展示了來自除南極洲以外各大洲80個旱地的研究結(jié)果，以評估干旱變化對土壤細(xì)菌和真菌的豐度及多樣性的影響。隨著干旱程度的增加，土壤細(xì)菌和真菌的多樣性及豐度出現(xiàn)降低，這些結(jié)果主要是由于干旱對土壤有機(jī)碳含量造成的負(fù)面影響。干旱條件會改變土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，綠彎菌門和α-變形菌相對豐度增加，而酸桿菌門和疣微菌門的豐度減少，實驗結(jié)果與以往研究報道情況相反，土壤pH值不是細(xì)菌多樣性的主要影響因素，真菌群落以子囊菌為主。研究結(jié)果填補了我們對陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物群落的認(rèn)識。
原名：Increasing aridity reduces soil microbial diversity and abundance in global drylands
譯名：干旱環(huán)境降低全球干旱地區(qū)土壤的微生物多樣性和豐富度
期刊：PNAS
IF：9.661
發(fā)表時間：2015年
通信作者：Fernando T. Maestre
通信作者單位：Universidad Rey Juan Carlos
實驗材料選取除南極洲以外全球80個旱地樣本。對樣本的細(xì)菌和真菌菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行高通量測序分析，使用線性回歸分析模擬干旱與細(xì)菌和真菌豐度及多樣性之間的聯(lián)系，進(jìn)一步通過結(jié)構(gòu)方程模型確定干旱對微生物豐度及多樣性影響的機(jī)制。
干旱地區(qū)細(xì)菌群落以放線菌、變形菌、酸桿菌和浮霉菌為主。土壤中含量最豐富的土壤真菌來自于子囊菌門真菌，其次是擔(dān)子菌門、壺菌門等。在比較不同植被土壤菌群結(jié)構(gòu)差異時，觀察到的主要細(xì)菌和真菌門類并不存在顯著差異，因為當(dāng)比較草地和林地時，其相對豐度差異小于5％。
作者使用普通最小二乘法回歸模型分析土壤細(xì)菌和真菌的多樣性及豐度與干旱程度之間的直接關(guān)系。另外，為了更加充分的分析采樣點特點，作者將歐氏距離矩陣的主要特征向量作為這些模型的附加預(yù)測因子。干旱程度的增加與菌群多樣性及豐度的減少呈線性相關(guān)（圖1）。盡管酸桿菌和變形菌呈非線性關(guān)系，但土壤中的幾種細(xì)菌和真菌菌群的多樣性也遵循這種關(guān)系。干旱條件也影響著主要細(xì)菌菌群豐度。隨著干旱程度的增加，酸桿菌的相對豐度呈線性下降（圖2A），而綠灣菌門則恰好相反（圖2C）。其他細(xì)菌門類與干旱呈非線性相關(guān)，在不同干旱水平時其相對豐度與研究結(jié)果一致，表明夏季干旱期間真菌的相對豐度與土壤干燥化基本保持不變（圖2B和D-F）。作者發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果中干旱和經(jīng)緯度間很可能存在強相關(guān)性（圖3A）。
圖1 干旱條件與細(xì)菌和真菌的多樣性及豐度間聯(lián)系
圖2 干旱與土壤優(yōu)勢細(xì)菌相對豐度的聯(lián)系
考慮到已知因素對微生物豐度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干旱條件通過影響土壤pH值、土壤有機(jī)碳含量和植物總蓋度，間接影響土壤菌群多樣性和豐度（圖3C和3D）。有機(jī)碳含量對細(xì)菌和真菌的多樣性及豐度有著直接影響，并且對細(xì)菌的影響能力最強。這些結(jié)果表明土壤碳含量是土壤細(xì)菌和真菌多樣性的主要影響因素。平均晝夜溫度范圍（MDR）對細(xì)菌和真菌豐度的負(fù)面影響可能是由于（1）溫度快速變化會導(dǎo)致相關(guān)生理壓力的增加;（2）MDR對植物總覆蓋的負(fù)面影響，使其減少向土壤中輸入的有機(jī)碳。作者研究結(jié)果表明，土壤pH值作為以往研究報道的主要誘因，其并不適用于土壤pH值大于6.5的干旱地區(qū)。土壤pH值與真菌多樣性呈負(fù)相關(guān)，與其他研究結(jié)果一致，表明在考慮到其他環(huán)境因素影響后土壤pH值與真菌豐度呈負(fù)相關(guān)。
圖3 土壤細(xì)菌和真菌的結(jié)構(gòu)方程模型及標(biāo)準(zhǔn)化總效應(yīng)
研究結(jié)果表明，干旱的增加可能會降低全球干旱地區(qū)土壤細(xì)菌和真菌的豐度及多樣性，并可能會改變土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。通過實驗結(jié)果證實以往的預(yù)測具有一定的不確定性，而這并不能完全解釋說明人類活動和其他氣候變化因素的影響，這些影響可能會隨著干旱逐漸發(fā)生變化。
干旱程度的增加會減少干旱地區(qū)土壤細(xì)菌和真菌的多樣性及豐度。這些現(xiàn)象主要是由于干旱增加導(dǎo)致的土壤有機(jī)碳含量減少，隨著晝夜溫度變化微生物豐度降低。土壤pH值影響真菌的豐度和主要細(xì)菌門類的相對豐度，但對土壤細(xì)菌的多樣性并沒有影響，實驗結(jié)果與以往全球陸地生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查報告結(jié)果不同，旱地土壤中的真菌群落以子囊菌門為主。這些發(fā)現(xiàn)為我們揭示了旱地土壤微生物群落的特征。
該篇文章刷新了全球干旱地區(qū)微生物群落記錄信息。研究結(jié)果填補了人們對全球干旱地區(qū)微生物群落結(jié)構(gòu)認(rèn)識的空白，并為土壤微生物群落對氣候變化做出的反應(yīng)提供更多見解。同時確定了土壤碳含量及其動態(tài)預(yù)測的重要地位，也讓之后的研究者對干旱條件、土壤有機(jī)碳含量和微生物群落之間的聯(lián)系有了更加清晰的認(rèn)識。
