探秘火山锥与火山口的微生物多样性差异

火山活动改变着地球的表面，还促进了新生态系统的形成，给研究像微生物构成和植被演替这类土壤形成过程提供了宝贵的范例。

越来越多的证据显示，土壤微生物在众多生态及生物地球化学过程里起着关键作用，像碳矿化、腐殖质的形成以及养分的循环等。

鉴于土壤特性、植物的生命以及土壤微生物群落之间复杂又动态的相互作用，全面地了解土壤微生物群落，对于增进我们对生态系统过程的理解特别重要。

研究显示，安徽省女山的火山苎麻根际微生物群落，在多样性、结构和功能方面存在着明显的空间差异。

火山土壤在微生物群落多样性的形成当中起着关键作用，随后还影响着苎麻根际微生物的多样性。

研究人员的这一发现于 2024 年 7 月 26 日刊登在《土壤生态快报》上。

安徽农业大学李小玉的团队针对火山苎麻根际微生物群落的不同位点开展了一系列研究，并且获取了许多有意思的发现。

比如说，他们的发现表明，真菌群落对于地理和环境的变化呈现出更强的脆弱性。

另外，火山坑和火山锥里根际微生物群落的结构和功能多样性存在差别，这表明根际微生物群落主要受火山位点的左右。

陈教授说：“我们选择研究安徽省的女山地区，这是一座被全球认可为保存最完好的古火山口之一的休眠火山，位于亚热带季风气候区，年平均降水量为 939.9 毫米，年平均气温为 15°C。女山火山地区具有明显的地貌特征，包括火山口、熔岩台地、熔岩流和火山锥。

“这座火山在其地质演化过程中经历了多次喷发，形成了其独特的地貌景观。因此，女山火山为火山活动和环境干扰的研究提供了一个合适的、高质量的平台，而白芨作为具有重要经济和生态价值的植物，在其根际微生物群落中起着关键作用。”

在这项研究中，他们发现，在白芨根际土壤的各个部位，细菌比真菌更易存活，这种现象可能归因于干扰强度的增加，这可能致使稀有真菌物种消失，进而导致生物多样性下降。Z-P 图说明了关键物种的关键作用。

一个步骤支持了这一观察结果，表明在火山口（15.5% 对 11.7%）和火山锥（19.2% 对 13.9%）中，细菌中的广布种的比例均高于真菌。放线菌和酸杆菌在细菌群落中占主导地位，而子囊菌和担子菌在真菌群落中占主导地位。

放线菌在腐殖质的分解中起着关键作用，因为它们具有多种酶介导的降解能力，并且能够在营养受限的条件下生长良好。相比之下，与细菌相比，真菌在分解复杂的有机聚合物（如多酚、半纤维素和难降解的纤维素）方面表现出更强的能力。

陈教授补充说：“我们还使用了 RMT 随机矩阵理论来建立细菌和真菌的共现网络，以研究火山坑和火山锥中微生物群落的共现模式。”

相较于细菌网络，真菌网络的微生物群落结构更为复杂，模块性更强，节点连接也更紧密。

和火山口相较而言，圆锥体在各自的细菌网络里，平均 CC 值较低，平均 K 值较高。

然而，在各自的真菌网络中，圆锥体的平均 K 值和平均 CC 值都较低，这意味着它降低了微生物共生的复杂性。

另外，依据 SEM 结果，我们发现微生物α多样性对微生物多功能性的影响要比微生物β多样性更为显著。

火山口中微生物的α多样性对其各自的多功能能力有着直接且积极的影响。

通过对火山给苎麻根际微生物群落所带来影响的研究，能够深入知晓火山活动对于土壤生态系统的作用机制，并且能为火山周边的生态环境保护以及土地资源的合理利用提供科学依据。

此外，针对苎麻根际微生物群落展开的研究，有助于探寻微生物在植物生长和土壤生态系统里的作用机制，并且能为农业生产和土壤健康管理给予理论支持与技术指导，”研究人员说道。