湖泊沉积物有机质分布变化对微生物群落结构的影响

作     者：曾奥琪 聂小东 廖文飞 廖姗姗 冉凤维 刘艺 李忠武 

作者机构：湖南大学环境科学与工程学院和环境生物与控制教育部重点实验室(湖南大学) 湖南师范大学地理科学学院和洞庭湖流域生态环境变化与固碳增汇湖南省重点实验室 

出 版 物：《土壤学报》 (Acta Pedologica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 100705[医学-微生物与生化药学] 07[理学] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 071005[理学-微生物学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U19A2047) 湖南省自然科学基金项目(2023JJ20030,2022JJ30390)共同资助 

主　　题：湖泊沉积物 微生物群落 有机质 沉积深度 

摘      要：微生物在湖泊生态系统生物地球化学循环过程中起着重要作用，是影响湖泊有机碳长期固存的重要因素。然而，当前对沉积物微生物群落分布及其对碳动态变化影响的认知尚显不足。利用高通量测序分析了西洞庭湖沉积物中微生物群落的分布规律，并结合沉积物机械组成、总有机碳、有机质分子组成等参数研究了环境因子对微生物群落结构的影响，探究沉积物微生物群落结构的关键影响因子。结果表明：不同沉积层中微生物群落结构存在显著差异（细菌：R2=0.542,P0.001；真菌：R2=0.430,P0.001）。一方面，从表层（0～20 cm）至深层（50～100 cm），沉积物中富营养型微生物（如变形菌门）相对丰度显著减小，而寡营养型微生物（如绿弯菌门）相对丰度显著增加。另一方面，随着沉积深度的增加，微生物主要功能类群的丰度发生显著变化。特别是与好氧化学异养、好氧氨氧化作用有关的功能，在表层沉积物中的丰度显著高于次表层（20～50 cm）和深层。沉积物微生物群落结构变化主要受有机质含量的影响（细菌：R2=0.532,P0.001；真菌：R2=0.534,P0.001）。总有机碳含量显著影响着包括变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、担子菌门、球囊菌门在内的多种微生物门类的丰度变化，分别解释了细菌与真菌群落结构76.2%（P0.001）和58.2%（P0.01）的变异。综上所述，有机质的分布变化是导致不同沉积层中微生物群落结构存在差异的主要原因。本研究有利于进一步揭示微生物在湖泊生态系统中的作用和反馈机制，对于探索湖泊生态系统的演化和稳定性具有重要意义。