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为探究植物养分获取策略对根际细菌养分循环的影响，中国科学院山地灾害与环境研究所等机构的研究人员，对海螺沟冰川消退区 130 年的原生演替进行研究。结果表明土壤酸化与植物磷获取策略相关，且抑制细菌养分循环潜力，这有助于理解植物 - 微生物相互作用对陆地养分循环的影响。
在生态系统中，氮（N）和磷（P）是至关重要的营养元素，它们对植物和微生物的生长起着关键作用。快速的养分循环在支持先锋植物群落的建立和推动植被变化方面意义重大。土壤细菌负责氮和磷的多种转化过程，对植物养分吸收影响深远。然而，植物的养分获取策略，如通过广泛的细根系统觅食养分以及通过释放质子和羧酸盐来活化不溶性养分，可能会抑制细菌的养分循环。同时，土壤酸化也可能对细菌的养分循环产生影响，但目前对于植物养分获取策略在原生演替过程中对细菌养分循环的影响程度和机制，人们还知之甚少。
为了深入探究这些问题，中国科学院山地灾害与环境研究所等机构的研究人员，以中国西南地区海螺沟冰川消退区为研究区域，这里有着 130 年的原生植被演替过程，从裸土逐渐发展为顶级植物群落。研究人员假设土壤酸化会降低根际细菌的养分循环潜力，且酸化对养分循环的影响比细根觅食更大。他们开展了相关研究，并将成果发表在《Plant and Soil》上。
研究人员采用了多种技术方法。在样本采集方面，于 2022 年 7 月从不同演替阶段的优势物种（如西藏沙棘（Hippophae tibetana）、康定柳（Populus purdomii）和岷江冷杉（Abies fabri））的根际采集细根和土壤样本 。在分析方法上，通过 16S rRNA 测序来分析细菌群落组成，利用 PICRUSt2 预测与养分循环相关的功能基因。同时，测定土壤 pH、叶片锰（Mn）浓度和细根形态等指标，以研究植物的养分获取策略。
研究结果如下：
- 植物养分获取策略差异：西藏沙棘和岷江冷杉根际土壤 pH 显著低于康定柳，且这两种植物细根的比根长（SRL）较小。同时，西藏沙棘和岷江冷杉根际土壤的 Mn 和阳离子浓度较低，叶片 [Mn] 较高，而叶 δ15N 与土壤 pH 无显著相关性。
- 根际土壤细菌群落差异：在 S2 - S4 阶段，西藏沙棘和岷江冷杉根际土壤中细菌的丰富度、香农指数，以及参与反硝化、硝酸盐和铵同化、磷活化的酶编码基因的丰度均显著低于康定柳根际土壤。在 S1 阶段，细菌群落无显著差异。
- OTUs 差异：细菌共现网络分析显示存在五个模块。西藏沙棘和岷江冷杉根际土壤中模块 2 和 5 的丰度显著高于康定柳，而模块 4 的丰度较低。
- 细菌群落与植物磷获取策略及土壤养分浓度的相关性：土壤 pH 和 SRL 与养分循环酶编码基因的潜在丰度相关性更显著。土壤 pH 对细菌群落的影响较大，酸性条件下，土壤 pH 与磷活化、反硝化、硝酸盐和铵同化相关基因的预测丰度呈正相关。
- 功能基因丰度与模块组成和细菌丰富度的相关性：磷活化和铵同化相关酶编码基因的预测丰度与模块组成和细菌丰富度显著相关，且模块组成对磷活化和铵同化的解释方差比细菌丰富度更大。
- 养分循环与植物磷获取策略的直接和间接相关性：磷活化相关酶编码基因的丰度通过土壤细菌模块组成间接与土壤 pH 降低相关，铵同化相关酶编码基因的丰度则直接和间接与 pH 降低相关，且主要通过模块组成起作用。
研究结论和讨论部分指出，根际酸化与植物磷获取策略有关，而非细菌策略。植物的磷获取策略，如释放质子和羧酸盐，导致土壤酸化，进而影响细菌的养分循环。土壤酸化对细菌养分循环的负面影响与之前的研究结果一致，适宜大多数微生物的 pH 接近中性，酸化会降低细菌的活性和功能潜力。此外，细菌模块组成在影响根际养分循环潜力方面比细菌丰富度更关键。
这项研究的重要意义在于，它填补了关于植物磷获取策略对细菌养分循环直接影响，以及细菌网络结构介导的间接影响的知识空白。同时，为理解植物群落如何在原生演替和土壤形成过程中驱动地下细菌群落及其相关养分循环过程的变化，提供了新的视角，有助于深入探究植物 - 土壤 - 微生物之间的相互作用，为生态系统的保护和管理提供理论依据。
