新疆生地所在西北干旱区生物土壤结皮养分循环与相关微生物多样性研究中获进展

生物土壤结皮（以下简称结皮）由藻类、地衣和苔藓等孢子植物类群组成，在全球干旱区地表广泛分布，其覆盖度可占地球陆地表面的12%，是干旱生态系统重要的组织构建者。结皮能够固定环境中的碳和氮，固定的氮可转化成不同形态的氮素，不同形态氮素的季节动态将直接影响生态系统可利用氮素的供给能力。结皮中特殊的微生物类群与土壤养分循环密切相关，研究微生物群落在不同空间尺度的分布格局，对于评估生物土壤结皮如何响应全球变化具有重要意义。

中国科学院新疆生态与地理研究所张元明研究员团队，针对结皮的氮素动态以及相关细菌多样性空间分布格局开展了深入研究。研究发现，随着结皮的发育，各形态氮素含量呈现增加趋势。结皮中不同形态氮素的含量呈现季节变化特征，可利用氮素含量在夏季主要受温度和水分影响，冬季主要受土壤温度变异幅度的影响。不同形态氮素含量的季节变化差异能够为不同生活型荒漠植物的错峰生长提供营养基础（如一年生短营养期、一年生长营养期和多年生长营养期植物），是荒漠植物适应干旱逆境的重要营养机制。

结皮中的细菌与养分循环密切相关，科研人员还从沙丘尺度和区域尺度对分布在中国西北五个主要沙漠的结皮进行了研究。研究表明，藻类-地衣结皮中细菌α多样性、谱系多样性和主要的细菌类群并不随不同区域降水增加而增加，而主要受到土壤养分（有机碳和总磷）以及结皮发育程度的影响 (厚度、盖度和叶绿素a含量)。β多样性在不同沙漠间具有较强的距离-衰减规律（随着距离增加，群落差异性增大），不同沙漠的结皮中细菌群落构成差异显著。另外，距离-衰减速率在沙丘尺度的变化比区域尺度变化更大，说明细菌群落的更新速率受地形的影响比受降水的影响更大。

上述研究结果对深入探讨和理解干旱荒漠区结皮对未来气候变化的响应特征具有重要意义，也为荒漠细菌群落的地理分布和聚集模式提供了新的认识。

以上的研究成果分别以”Nitrogen pools in soil covered by biological soil crusts of different successional stages in a temperate desert in Central Asia“和 “The influence of biocrusts on the spatial pattern of soil bacterial communities: A case study at landscape and slope scales”为题发表于Geoderma和Soil Biology & Biochemistry上。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706119312285

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071720300183