东北地理所在大豆长期连作对土壤真菌群落结构的影响方面取得进展；沈阳生态所在森林土壤有机质动态微生物学调控研究中取得进展。
来源：根据中国科学院网站近期相关报道整理
东北地理所在大豆长期连作对土壤真菌群落结构的影响方面取得进展
真菌是土壤微生物的重要组成部分，在土壤的生态过程中起着至关重要的作用，根据其对作物根系生长发育的影响可分为病原菌和有益菌。大豆是重要的经济作物和粮食作物，长期连作后影响土壤微生物的群落结构和多样性。由于病原真菌是大豆土传病害的主要病原，所以以往关于大豆连作土壤真菌的研究多集中于特定的几种真菌病害，对大豆连作后土壤真菌群落结构的整体变化研究较少，并且由于以往研究中方法技术的限制，只能观察到丰度较高的真菌类群，忽略了低丰度类群，以至不能深入了解大豆长期连作后土壤真菌群落结构及功能类群的变化。
中国科学院东北地理与农业生态研究所土壤物质循环学科组科研人员以大豆-玉米-小麦轮作（RS），大豆短期连作（小麦-大豆-大豆）（SS）和大豆长期连作（CS）的大豆根围土壤为研究对象，采用qPCR及高通量测序（MiSeq）技术，探索长期连作对大豆田土壤真菌丰度、群落结构和一些功能菌群的影响。结果表明：大豆长期连作土壤真菌丰度显著高于大豆轮作和大豆短期连作（图1）。大豆轮作和短期连作土壤中真菌优势菌门是Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota，但长期连作土壤中Basidiomycota不再是优势菌门（图2）。主坐标分析（PCoA）显示，连作对土壤真菌群落组成和结构影响显著，长期连作和短期连作对土壤真菌群落影响也不同（图3）。Lefse分析表明潜在的致病菌（Alternaria和Boeremia）在大豆短期连作中起主要作用，潜在的有益菌（Clonostachys、Metacordyceps和Metarhizium）在大豆长期连作中起主要作用（图4）。进一步分析发现大豆连作后分别有10个潜在的致病菌和有益菌相对丰度发生显著变化，大豆连作后致病菌相对丰度增加的同时有益菌相对丰度也在显著增加（图5）。
相关研究结果发表在Frontiers in Microbiology上，刘杭和潘凤娟为第一作者，韩晓增和宋凤斌为通讯作者。研究得到国家重点研发项目（2016YFD0200300，2016YFD0300806）和国家自然科学基金(41771327）的联合资助。
论文信息：Liu H, Pan F, Han X, Song F, Zhang Z, Yan J and Xu Y (2019) Response of Soil Fungal Community Structure to Long-Term Continuous Soybean Cropping. Frontiers in Microbiology. 9:3316. doi: 10.3389/fmicb.2018.03316.
图1 大豆连作对真菌丰度的影响 图2 大豆轮作和连作条件下真菌在门水平上的群落组成
图3 基于Bray（a）和Binary（b）距离矩阵大豆轮作和连作真菌群落的主坐标分析（PCoA）
图4 大豆轮作和连作条件下真菌群落LEfSe分析进化分枝图
图5 大豆连作对潜在的致病菌和有益菌相对丰度的影响
沈阳生态所在森林土壤有机质动态微生物学调控研究中取得进展
微生物作为土壤有机质周转的重要驱动与参与者，介导有机质形成过程，影响生态系统过程与功能。了解微生物群落对生态系统发育过程的响应、调控和反馈机制，对生态系统生产力的可持续发展和未来环境扰动效应的预测具有重要意义，有必要对森林次生演替过程中土壤有机质动态的微生物学控制机制开展研究。
中国科学院沈阳应用生态研究所研究员梁超团队以中国北方长白山森林次生演替序列为对象，探讨温带森林演替过程中地下微生物群落对地上植被变化的响应机制及微生物对地下土壤有机碳库的代谢调控机制。该研究采用了生物标识物、微生物高通量测序技术、红外光谱分析和常规化学检测等方法，明确了森林演替序列下土壤微生物群落及土壤有机质动态两者之间的关系，阐明了森林次生演替过程中土壤原核生物群落多样性、组成以及门类群丰度的变化，揭示了土壤有机质数量以及质量是驱动土壤原核生物群落结构构建的主要因素，发现并提出了用指示土壤有机质特性的红外光谱技术来表征微生物的寡-富营养策略的新思路，对森林监测与管理有一定指导意义。除此之外，基于土壤微生物群落与土壤有机质之间的耦合关系，研究人员又深入探究了森林次生演替过程中土壤有机碳与活性微生物量、死亡微生物残体之间的关系。在森林演替过程中，土壤微生物通过活性微生物群落（异化代谢）和微生物死亡残体（同化代谢）调控并贡献土壤有机碳的积累。综合而言，该研究为探索土壤微生物与土壤有机质之间的动态关联以及土壤微生物介导下的土壤有机质过程提供理论支持。结合全球气候变化背景，森林恢复促进了地下土壤有机碳的固定，可以作为有效调节全球气候变化的生态系统管理措施。
该研究成果分别以Secondary successional forests undergo tightly-coupled changes in soil microbial community structure and soil organic matter 和Reforestation accelerates soil organic carbon accumulation: Evidence from microbial biomarkers 为题发表在土壤学期刊Soil Biology and Biochemistry上。沈阳生态所生态系统微生物学组博士生邵鹏帅为第一作者，梁超为通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项的支持。
文章链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071718303523
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071719300124
图1. 森林次生演替过程中土壤微生物群落与土壤有机质间的动态关联
图2. 森林恢复过程中土壤微生物对土壤有机碳积累的调控和贡献
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