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高峥团队揭示长期氮沉降对黄河三角洲微生物生态群落的影响
发布时间:2022-10-06 作者: 浏览次数:10
 

近日,我院高峥教授团队在环境科学领域期刊Science of The Total EnvironmentIF=10.753发表题为Nitrogen deposition enhances the deterministic process of the prokaryotic community and increases the complexity of the microbial co-network in coastal wetlands的研究论文。十四五是推动黄河流域生态保护和高质量发展的关键时期,加强黄河三角洲生态保护治理,是落实黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的优先任务。研究借助中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站,系统揭示了多水平(低中高)、多型态(NH4NO3NH4ClKNO3)的模拟氮沉降对滨海湿地土壤原核微生物群落影响。研究结果为评价长期不同类型氮沉降引起的滨海湿地土壤微生物群落的变化提供新见解,评估长期氮沉降对黄河三角洲的环境效应有重要科学意义,助力黄河三角洲生态保护和高质量发展。

 

 近年来,受主要来自化石燃料燃烧、施肥措施等人类活动的影响,大气氮沉降逐渐增加。我国现已成为继欧洲、北美之后的第三大氮沉降区。大气氮沉降到陆地表面会对土壤微生物的生长、组成和功能产生多重影响,同时会影响生物地球化学循环黄河三角洲湿地是世界上最年轻的河口湿地,也是大面积处于相对原生状态的滨海湿地。大气氮沉降是该区域主要氮素来源之一。研究选择了典型的滨海湿地黄河三角洲生态试验站,探究了滨海湿地土壤原核微生物群落对长期不同类型氮沉降的响应。研究表明,NH4+-NNO3--N沉降对沿海湿地的土壤原核微生物群落有明显影响,在NH4+-N沉降环境下,微生物多样性随着氮输入的增加呈现先增高后降低的趋势,然而,在NO3--N沉降下,多样性呈线性增加。微生物群落装配过程在氮沉降环境下表现出趋同的反应,这促进了群落结构的相似性,进而增加了物种之间的竞争关系,表现出更复杂的生态网络。与NH4+-N相比,在NO3--N沉降环境下,物种之间的竞争作用会加剧。研究同时预测了土壤原核微生物群落的潜在生态功能变化,发现境干扰可能强烈影响微生物群落功能的稳定性,主要表现为氮输入的增加会改变大气中温室气体的负荷,这可能进一步促进全球变暖。高氮沉降环境下会富集更多异养菌群,进而减少了土壤中的CN循环效应,威胁到生态系统的稳定性

我院2020级硕士研究生孙盟悦和李明聪老师为论文第一作者,高峥教授、中国科学院生态环境研究中心邓晔研究员、中国科学院烟台海岸带研究所谢宝华副研究员为共同通讯作者,山东农业大学生命科学学院为第一单位。研究得到国家自然科学基金联合基金重点支持项目国家自然科学基金青年基金项目、山东省自然科学基金等项目的共同资助。

此项工作是高峥教授团队在黄河三角洲湿地微生态功能研究方向的又一重要成果。多年来,团队围绕黄河口微生物组和氮循环功能微生物展开了一系列研究,阐明了黄河口地区原核、真核微生物丰度、多样性、群落结构及其与环境因子的关系(Applied Microbiology and Biotechnology, 2016; Current Microbiology, 2020);探究了该地区氮循环过程的关键功能微生物分布特征与氮素转化速率(Microbes and Environments, 2014; PLoS One, 2015; Canadian Journal of Microbiology, 2017; Scientific Reports, 2018; Estuaries and Coasts, 2021);揭示了黄河三角洲盐碱地不同植被覆盖的土壤中细菌和古菌群落的分布模式及其与土壤因子的关系(Soil Biology & Biochemistry, 2020),并利用盐生植物根际耐盐微生物提高作物耐盐性(Microbiology Spectrum, 2022)。系列研究成果阐明了宏观观测数据下的微生物生态效应,同时为黄河三角洲生态保护和高质量发展提供参考依据和实验证据。近年来,高峥教授团队围绕农业与环境微生态领域在MicrobiomeSoil Biology & BiochemistryJournal of Cleaner ProductionGeodermaMicrobiology Spectrum等国际知名期刊上以通讯作者发表研究论文30余篇。

 原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722060387


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