微生物作為土壤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)的重要驅(qū)動(dòng)與參與者，介導(dǎo)有機(jī)質(zhì)形成過(guò)程，影響生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程與功能。了解微生物群落對(duì)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程的響應(yīng)、調(diào)控和反饋機(jī)制，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的可持續(xù)發(fā)展和未來(lái)環(huán)境擾動(dòng)效應(yīng)的預(yù)測(cè)具有重要意義，有必要對(duì)森林次生演替過(guò)程中土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)的微生物學(xué)控制機(jī)制開(kāi)展研究。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所梁超研究員團(tuán)隊(duì)以中國(guó)北方長(zhǎng)白山森林次生演替序列為對(duì)象，探討溫帶森林演替過(guò)程中地下微生物群落對(duì)地上植被變化的響應(yīng)機(jī)制及微生物對(duì)地下土壤有機(jī)碳庫(kù)的代謝調(diào)控機(jī)制。本研究采用了生物標(biāo)識(shí)物、微生物高通量測(cè)序技術(shù)、紅外光譜分析和常規(guī)化學(xué)檢測(cè)等方法，明確了森林演替序列下土壤微生物群落及土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)兩者之間的關(guān)系，闡明了森林次生演替過(guò)程中土壤原核生物群落多樣性、組成以及門類群豐度的變化，揭示了土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量以及質(zhì)量是驅(qū)動(dòng)土壤原核生物群落結(jié)構(gòu)構(gòu)建的主要因素，發(fā)現(xiàn)并提出了用指示土壤有機(jī)質(zhì)特性的紅外光譜技術(shù)來(lái)表征微生物的寡-富營(yíng)養(yǎng)策略的新思路，對(duì)森林監(jiān)測(cè)與管理有一定指導(dǎo)意義。除此之外，基于土壤微生物群落與土壤有機(jī)質(zhì)之間的耦合關(guān)系，我們又深入探究了森林次生演替過(guò)程中土壤有機(jī)碳與活性微生物量、死亡微生物殘?bào)w之間的關(guān)系。在森林演替過(guò)程中，土壤微生物通過(guò)活性微生物群落（異化代謝）和微生物死亡殘?bào)w（同化代謝）調(diào)控并貢獻(xiàn)土壤有機(jī)碳的積累。綜合而言，我們的研究為探索土壤微生物與土壤有機(jī)質(zhì)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)以及土壤微生物介導(dǎo)下的土壤有機(jī)質(zhì)過(guò)程提供理論支持。結(jié)合全球氣候變化背景，森林恢復(fù)促進(jìn)了地下土壤有機(jī)碳的固定，可以作為有效調(diào)節(jié)全球氣候變化的生態(tài)系統(tǒng)管理措施。
該研究成果分別以“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”為題發(fā)表在土壤學(xué)期刊Soil Biology and Biochemistry上。沈陽(yáng)生態(tài)所生態(tài)系統(tǒng)微生物學(xué)組博士生邵鵬帥為第一作者，梁超為通訊作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)項(xiàng)目的支持。
文章鏈接：1、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071718303523
2、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071719300124
圖1. 森林次生演替過(guò)程中土壤微生物群落與土壤有機(jī)質(zhì)間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)
圖2. 森林恢復(fù)過(guò)程中土壤微生物對(duì)土壤有機(jī)碳積累的調(diào)控和貢獻(xiàn)