新疆生地所在荒漠生态系统土壤微生物功能层面揭示干旱诱导的磷循环限制研究中获进展

土壤水分条件会影响土壤养分的可利用性，但不同水分条件对极端干旱的荒漠生态系统土壤磷有效性的具体影响以及如何通过调节磷循环功能微生物群落来应对干旱情景还需要进一步研究。

针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站曾凡江研究员团队，以典型的荒漠深根植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)为研究对象，在两种水分供应 (田间最大持水量的25%–35% 和 65%–75%)和四种磷供应 (0, 1, 3, and 5 g P m^–2 y^–1)梯度下进行了为期三年的室外栽培试验。研究重点关注了土壤Hedley-P库和参与土壤微生物磷循环关键过程的四个主要微生物群落。

研究表明，与干旱和无磷供应处理相比于充足水分和高磷供应处理，分别降低了87.03%和93.22%的土壤resin-P和NaHCO3-Pi浓度。然而，与无磷供应处理相比，磷供应处理导致微生物偏好的土壤NH4⁺-N浓度下降了12%-22%。参与微生物磷循环的功能基因，如gcd和phoD，在干旱和无磷供应处理下的丰度显著增加(p < 0.05)，表明干旱与无磷供应条件下增加的NH4⁺-N积累可能会刺激磷溶解微生物，从而促进微生物群落对资源的投资以增强磷循环潜力。此外，与主要磷循环功能基因相关的Steroidobacter cummioxidans、Mesorhizobium alhagi、Devosia geojensis和Ensifer sojae群落在干旱和无磷或低磷土壤中显著富集。总体而言，干旱和无磷或低磷条件刺激了参与磷循环的微生物群落并提高了相关基因丰度。然而，这种增加不足以维持土壤磷的生物可利用性。这项研究结果揭示了微生物介导的磷循环行为在干旱条件下的响应和反馈机制。

相关成果以“Soil microbial functional profiles of P-cycling reveal drought-induced constraints on P-transformation in a hyper-arid desert ecosystem”为题发表在Science of the Total Environment。中国科学院新疆生态与地理研究所高艳菊博士后为论文第一作者，曾凡江研究员与Akash Tariq副研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目、国家重点研发项目以及科技部国外人才计划项目的支持。

论文链接： https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171767 

图 1 微生物介导的磷循环在干旱与充分灌水条件下的响应和反馈机制

图2 水磷处理对土壤微生物磷循环潜力基因丰度的影响