全球变暖增加了大气比湿度,迫使全球水文循环变化加剧。具体而言,全球水循环的变化将增加降水量的年际间和年际内的变化,尤其是季节分布。季节性降水变化会影响土壤微生物群落结构和多样性,从而影响地下生态过程和生态系统的多样性。丛枝菌根真菌(AMF)和原生生物是两个易受土壤水分影响的土壤分类类群,两个类群具有不同的生活策略。作为根系共生体,AMF在影响植物分布、群落多样性和生产力方面至关重要。大多数草原植物物种的根系与AMF形成互惠共生关系。AMF为植物提供氮和磷等营养物质,增强水分吸收和对环境胁迫的抵抗力。原生生物在土壤中非常丰富,对养分循环和能量传递有重要贡献。然而,原生生物受到的关注明显少于其他土壤微生物组分。研究表明,降雨等气候参数与真菌丰富度有关。此外,降水的变化通过其对植物群落的间接影响改变了AMF群落的组成。土壤水分有效性也是形成原生生物群落的关键因素。研究表明,寄生型原生生物的相对丰度随着年平均降水量的增加而增加。鉴于AMF和原生生物群落的重要作用以及它们对土壤水分变化的不同响应,预测它们对降水季节性再分配的反应至关重要。
河北大学万师强团队联合河南大学韩世杰团队依托内蒙古多伦县半干旱草原2013年建立的降水季节变化实验平台,研究了生长季降水分布变化对温带草原土壤微真核生物群落的影响,发现生长季早期降水对丛枝菌根真菌(AMF)的生物量及AMF和原生群落的组成和结构没有显著影响。生长季晚期降水显著增加了AMF的生物量,同时显著改变了AMF和原生群落优势属的相对丰度。生长季晚期降水与自然降水在AMF和原生生物群落结构上存在明显差异。此外,生长季晚期降水减少了消费型原生生物的数量,但增加了寄生型原生生物的丰度。结果表明,生长季早期降水量的增加可以减弱中期降水量限制的影响,而生长季后期降水量的增加并不能改善中期降水量减少的影响。本研究结果强调了干旱和半干旱地区年际内降水变化对土壤微真核生物群落的潜在影响。
上述结果发表在Soil Biology and Biochemistry杂志上。河南大学生命科学学院博士后余炎炎为论文第一作者,河北大学生命科学学院万师强教授为共同通讯作者,茹靖益副研究员为共同作者。该项研究得到国家自然科学基金项目(41930643, 42273084, 42377484和31830012)等的资助。
论文信息:Yu YY, Ru JY, Lei BH, Han SJ*, Wan SQ* & Zheng, JQ*. (2024). Distinct response patterns of soil micro-eukaryotic communities to early-season and late-season precipitation in a semiarid grassland. Soil Biology and Biochemistry, 194. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109427 (中科院一区,IF = 9.8,土壤学SCI期刊影响因子排名1/38)
图1. C(自然降水)、EP(生长季早期降水)、LP(生长季晚期降水)和ELP(EP与LP组合处理)对土壤理化性质(A)和植物群落特征(B)的影响。
图2.土壤理化性质、植物群落特征与Glomus、Paraglomus、 Xiphocephalus和Platyophrya相对丰度的相关关系。
图3. A: C(自然降水)、EP(生长季早期降水)、LP(生长季晚期降水)和ELP(EP与LP组合处理)对总真菌、丛枝菌根真菌(AMF)和腐生真菌生物量的影响;B: AMF在EP、LP和ELP处理中的组成;C: 非度量多维尺度分析(NMDS)排序图显示了不同实验处理的AMF群落。D: 冗余分析(RDA)比较AMF群落结构和环境因素。
图4. A: C(自然降水)、EP(生长季早期降水)、LP(生长季晚期降水)和ELP(EP与LP的结合处理)中的原生生物群落组成;B: 非度量多维尺度分析(NMDS)排序图显示了不同实验处理间的原生生物群落;C: 冗余分析(RDA)比较原生生物群落结构和环境因素;D: C、EP、LP和ELP对原生生物生活史策略(消费型、寄生型和光营养型)的影响。