南京土壤所在根際土壤線蟲-解磷微生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能研究中取得進(jìn)展

資源競爭和生物間捕食作用是生物群落物種組成和多樣性演變的關(guān)鍵驅(qū)動力。已有的研究較多地揭示了土壤微生物之間的資源競爭和生態(tài)位分化，但對生物捕食影響微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)演變的作用機(jī)制仍缺乏研究，尤其缺乏在野外開放環(huán)境下的長期試驗(yàn)研究。線蟲是土壤中最豐富的無脊椎動物之一，線蟲捕食作用影響了微生物的數(shù)量和功能。在農(nóng)田土壤中，不同培肥措施影響了土壤結(jié)構(gòu)和孔隙、有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量、水分和酸堿度的變化，必然影響線蟲對微生物的捕食作用以及微生物的逃避作用，從而影響微生物的分布及其養(yǎng)分轉(zhuǎn)化功能，然而在特殊的土壤微域中（根際-團(tuán)聚體），不同培肥措施如何通過影響土壤物理和化學(xué)性質(zhì)改變線蟲-解磷微生物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和磷素轉(zhuǎn)化功能仍不清楚。

中國科學(xué)院南京土壤研究所孫波課題組針對中亞熱帶典型的貧瘠旱地紅壤，基于長期有機(jī)培肥（豬糞）試驗(yàn)，結(jié)合高通量測序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)長期培肥后根際微生物總量和解有機(jī)磷微生物數(shù)量顯著增加，食細(xì)菌線蟲通過對解磷微生物的捕食作用促進(jìn)了堿性磷酸酶的活性，最終提高了紅壤磷素的有效供應(yīng)。其關(guān)鍵機(jī)制是食細(xì)菌線蟲的優(yōu)勢屬（原桿屬，Protorhabditis）通過對生物網(wǎng)絡(luò)中的共有關(guān)鍵微生物（中慢生型根瘤菌屬，Mesorhizobium）的捕食作用，增強(qiáng)了紅壤有機(jī)磷的生物分解。利用結(jié)構(gòu)等式模型分析表明，根際土壤大團(tuán)聚體中微環(huán)境（有機(jī)質(zhì)、全氮、pH）比中小團(tuán)聚體更為適宜生物網(wǎng)絡(luò)的形成，食細(xì)菌線蟲的捕食作用不僅增加解磷微生物的豐度，也顯著改變了解磷微生物的群落結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致線蟲捕食對堿性磷酸酶活性的促進(jìn)作用更強(qiáng)。為了驗(yàn)證線蟲捕食的促磷機(jī)制，在紅壤大、中、小團(tuán)聚體中添加了相似豐度的原桿屬線蟲，證實(shí)了線蟲捕食顯著提高了解磷微生物的豐度和解磷功能。該研究結(jié)果在土壤微域尺度上，闡明了土壤線蟲與微生物的協(xié)同分布特征對根際土壤磷素轉(zhuǎn)化的生物驅(qū)動機(jī)制，為建立紅壤生物培肥措施提供了理論依據(jù)。