来源：环境人Environmentor（2024年9月10日）
成果简介
中国农业大学资源与环境学院汪杰团队在《Soil Biology and Biochemistry》发表研究论文“Multiple anthropogenic environmental stressors structure soil bacterial diversity and community network”。生态系统中的微生物群落在人为扰动的作用下经历着多重环境压力。已有多数研究关注单一压力对微生物群落的影响，但微生物对多重环境压力的响应仍关注较少。本研究通过微宇宙培养试验，探究了不同数量环境压力对微生物群落多样性、抗性和共现相互作用的影响。结果表明，在七重环境压力的作用下，微生物群落的丰富度和Shannon多样性指数相比单一环境压力显著降低。随着压力数量的增加，微生物网络节点数和边的数量逐渐减低，潜在表明多重压力会削减网络规模。然而，多重环境扰动增加了微生物群落的抗性潜力。此外，网络凝聚性的结果表明，多重压力会富集“泛化种（通才，generalists）”，从而引发微生物间的合作和竞争行为。虽然本研究并未囊括所有环境压力，但结果已证实多重环境胁迫会通过确定性过程导致微生物群落多样性丧失。
引言
土壤微生物在陆地生态系统中发挥着驱动元素循环、维持生态多样性和与宏观生态位相互作用等重要功能。由社会的快速发展所导致的化学污染、气温升高、干旱等多种环境压力，对全球微生物产生了深远影响。这些人为环境压力会改变微生物群落的组成和功能，并可能会进一步影响生态系统。已有不少研究关注到单一环境压力对土壤微生物的影响，然而微生物如何响应多重压力仍尚不可知。全球人为压力在来源、表现形式和时空特征上各不相同，因此，多重压力共同作用的结果并非单一压力的加和。微生物间的相互作用是其应对环境压力、维持群落稳定性的重要结构力量。因此，本研究通过设置不同的环境压力水平（0、1、2、4和7），探究了多重环境压力对土壤微生物群落多样性和潜在生态相互作用的影响。
图文导读
土壤微生物群落多样性和组成的变化
图1 不同环境压力下微生物群落的响应。α多样性分析（A）丰富度、（B）Shannon多样性和（C）均匀度，（D）非度量多维尺度分析（NMDS）；（E）基于Bray-Curtis距离的土壤微生物群落差异度和（F）微生物在门水平上的群落组成。（CK：对照、M：单一环境压力、D：双重环境压力、T：四重环境压力、H：七重环境压力）
多重环境压力降低土壤微生物群落的α多样性指数（丰富度、Shannon多样性和均匀度）。非度量多维尺度分析结果表明，压力胁迫下微生物群落β多样性与对照组存在显著差异，尤其在四重和七重压力作用下，与对照组发生显著分离；环境压力数量对微生物群落β多样性差异的解释度为74%（p = 0.001）；微生物群落的差异度随压力数量的增加显著提高。在门水平上，变形菌门的相对丰度随环境压力数量的增加而增加，而酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度降低。
土壤微生物群落共现网络的变化
图2 分子生态网络揭示微生物共生模式对不同环境压力的响应。节点的颜色表示不同的门、节点的大小表示节点度；边的颜色表示微生物间的相互作用关系：红色为正相关、绿色为负相关。（CK：对照、M：单一环境压力、D：双重环境压力、T：四重环境压力、H：七重环境压力）
本研究基于不同环境压力数量共构建了17个共现网络。结果表明，随着环境压力数量的增加，网络节点和边的数量逐渐降低。微生物群落网络主要由变形菌门（17.87%～49.38%、放线菌门（14.81%～38.32%）、酸杆菌门（1.36%～24.55%）、绿弯菌门（10.17%～18.78%）和拟杆菌门（3.74%～13.33%）组成。随着环境压力数量的增加，网络中变形菌门的相对丰度增加，而酸杆菌门和拟杆菌门的相对丰度降低。
土壤微生物群落抗性变化
图3 不同处理组微生物群落的抗性变化。（A）不同数量环境压力下土壤微生物群落的平均耐受性宽度（CMTB）；（B）不同数量环境压力下土壤微生物群落的平均响应异步性；（C）不同处理组CMTB/CMRA变化，蓝色区域抗性高、橙色区域抗性低；（D）不同数量环境压力下土壤微生物群落的抗性潜力。（CK：对照、M：单一环境压力、D：双重环境压力、T：四重环境压力、H：七重环境压力）
研究通过计算微生物群落平均耐受性宽度（CMTB）和平均响应异步性（CM RA）发现，多重环境压力显著提高CMTB，表明在多重环境压力的胁迫下，可以适应多种环境条件的“泛化种（通才，generalists）”比例提高。CMRA也表现出了相似的趋势，在多重环境压力的作用下，其值更高，表明在多重环境压力胁迫下，细菌ASVs的环境最适条件具有较大差异，且对环境胁迫的响应具有高度异步性。以上结果表明，多重环境压力下，微生物群落的抗性潜力提高，其对环境胁迫的响应较小。
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Rainer Horn 博士，德国基尔大学教授，世界著名土壤物理学家。现任中-欧土地和土壤合作专家组委员，曾任世界土壤联合会(IUSS)主席，IUSS土壤物理委员会、土壤技术委员会以及第三工作组主席、土壤耕作研究组织主席、德国土壤学会主席等土壤学术组织重要职位。Horn教授在不饱和土壤力学理论创新和应用、土壤物理多尺度过程、土壤力学与水力学、物理化学和生物学等多学科交叉研究等方面取得巨大成就，并成功应用于指导固废处理、地质工程安全以及电缆地下埋藏等社会经济多方面。发表100余篇期刊论文，数十部土壤学专著以及数百篇技术报告，荣获美国土壤学会、美国农学会会士，罗马尼亚、波兰、德国土壤学会以及国际土壤耕作研究组织等学术团体先后授予Horn教授荣誉会员称号。
该书由赵英博士和张斌博士组织，邀请了诸多从事土壤物理研究的中青年工作者共同翻译。他们花费很大精力把该教材引进国内，可使更多的科研人员系统了解土壤物理学，对推动我国土壤物理学的发展意义重大。
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