园长株潭生态站在城市化强度与湿地土壤细菌群落关系研究中取得新进展

新年伊始，园长株潭生态站易心钰博士以第一作者身份在国际SCI期刊《Environmental Research Letters》发表了题为“Urbanization-induced environmental changes strongly affect wetland soil bacterial community composition and diversity”的学术论文。该成果发表是我园科技人员首次在JCR一区刊物上发表相关成果，2021年影响因子为6.793。

了解城市化对湿地土壤细菌群落的关系，对于研究城市化对湿地养分循环和全球生物地球化学循环的影响具有重要意义。为了探究影响湿地土壤细菌群落的关键因素及其与不同城市化梯度的关系，本研究沿城市化强度梯度从20个湿地生态系统中采集了60份土壤样本，采用高通量测序技术对土壤细菌进行测序分析，并测量了一系列土壤环境因子，研究了土壤细菌群落组成和多样性沿不同城市化梯度的变化规律。

研究结果表明，湿地土壤细菌的优势类群主要包括Proteobacteria (变形菌门, 39.3%)、Acidobacteria (酸杆菌门, 21.4%) 和Chloroflexi (绿弯菌门, 12.3%），城市化强度高的地区(UI_4)土壤微生物的组成与其他地区差异显著。土壤pH、总磷 (TP)、有效磷 (AP)和氨氮 (NH4+-N)对细菌群落变化的贡献率显著，分别为49.6%、35.1%、26.2%和30.7%，pH和NH4+-N是城市湿地细菌群落变化的驱动因子。研究强调了城市化影响下环境因素对湿地细菌群落的“限制因子”的重要性，即土壤细菌多样性中存在一个关键的“阈值”，低到中等城市化强度区域，细菌群落结构呈现相对稳定，然而，一旦系统超过某一阈值，土壤理化性质和细菌群落的参数就会迅速转向新的稳定状态。此外，区域尺度低估了细菌群落的真实变化，土壤养分等环境因子和空间异质性使细菌群落结构和多样性呈现出高度的环境依赖模式。该项研究是我园生态所与高校科研机构采取联合科研攻关和人才培养的成果，也是依托长株潭生态站长期观测研究基础上在湿地生态学领域取得的重要研究进展。

近年来，省植物园以事业单位改革为新的起点，聚焦植物迁地保育、城市生态和花木种业等核心科研领域，整体研发水平及其影响力显著增强。

图1  结构方程模型研究了城市化强度、环境因子、细菌丰度沿城市化强度的相互作用，箭头表示显著效应大小 (P<0.1)，箭头的厚度表示关系的强度(绿线表示正关系，红线表示负关系)，P值为标准化路径系数。ToN, 总营养成分; AvN, 有效态氮; URB, 基于不透水面面积的城市化强度。

图2 基于16S rRNA扩增子测序结果预测不同城市化强度下微生物群落细胞处理、遗传信息处理和代谢等相关功能。*表示不同城市化强度之间存在显著性差异(Kruskal-Wallis检验，** P<0.01，* P<0.05)

全文参见：

Yi X, Ning C, Feng S, et al. Urbanization-induced environmental changes strongly affect wetland soil bacterial community composition and diversity[J]. Environmental Research Letters, 2022, 17, 014027.

文章链接：

https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac444f