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作者：刘文静，张建伟，邱崇文，包远远，冯有智，林先贵 单位：土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；中国科学院大学；广东海纳农业研究院 卷期：《土壤》2020年第52卷第4期 群落构建过程决定微生物群落组成和多样性，进一步影响其生态功能。明确群落生态构建过程和微生物群落结构以及功能之间的关系是近年来微生物生态学和群落生态学的研究热点。生态过程理论现已初步应用到评价农田生态系统可持续性的研究中。相对于旱作生态系统，水旱轮作的稻田生态系统因其较高的粮食生产能力以及土壤涵养能力被认为是典型的可持续农田生态系统。本研究旨在通过探究同一土壤母质的旱作生态系统、稻田水旱轮作生态系统以及长期淹水种植藕的水生生态系统中微生物群落构建过程的差异，以明确稻田可持续性生态系统的微生物学机制。研究结果表明，无论在水生、水旱轮作还是旱作生态系统环境下，随机性和确定性均共同驱动群落结构的形成。旱作和水旱轮作两个生态系统中，由于频繁耕作以及施肥管理等农业措施形成特定的生态位格局，确定性过程主导细菌群落构建。旱作生态系统下确定性过程占78.6%，随机性过程占10.7%；由于淹水条件，水体连通性较好等特性导致内部环境变化缓和，水旱轮作的随机性过程（39.3%）影响增加，确定性过程（50.0%）下降；依此类推，长期淹水的水生生态系统中随机性群落构建（50.0%）成为主导过程。群落构建影响群落结构和功能。确定性过程可以强化特定生境下的微生物功能，而水生及水旱轮作生态系统下增加的随机性过程能够对剧烈环境变化所带来扰动起到一定的缓冲作用，增加了微生物多样性以及物种生态网络的交互度和稳定性，同时产生了更多的生态功能模块。较高的随机性过程有利于养分物质的循环和积累，以及生态系统的稳定性和可持续性，因此水旱轮作的稻田生态系统下的土壤肥力状况显著优于旱作生态系统。综上所述，随机性过程对农田生态系统生态服务的重要性需要密切关注。由于较高的随机性群落构建机制，水生生态系统对全球物种贮存、气候调节、保护生态环境具有不可替代的重要作用，而稻田生态系统更成为了可持续农田生态系统。
图1 水生、水旱轮作、旱作生态系统基于Bray-Curtis和βMNTD距离的NMDS分析 
图2 不同生态系统细菌群落alpha多样性指数 
图3 不同生态系统细菌群落与环境因子的RDA排序图 
图4 不同生态系统下微生物群落构建生态过程
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