中国沿海城乡土地利用类型对微生物群落分类与功能结构的影响及其生态启示

《Science of The Total Environment》：Unravel the impact of land use type on taxonomic and functional structure of microbial communities in coastal urban and rural areas, China

　　本研究通过16S rRNA高通量测序技术，系统解析了中国杭州沿海区域不同土地利用类型下土壤微生物群落的分类与功能响应。研究发现人类活动驱动的土壤有机质（SOM）、总氮（TN）和总磷（TP）变化显著重塑了微生物群落结构、网络关联及功能潜能，为沿海生态系统可持续管理提供了关键科学依据。

　　

Highlight

研究区域与样本采集

杭州作为城市化建设的典范城市，以其大面积的绿地空间而闻名，包括标志性的西湖、西溪湿地公园和众多景观园林。作为可持续城市化的领先范例，杭州展示了一个城市如何将现代发展与生态保护相协调。这使其成为对中国和全球社会都具有价值的理想案例研究，为将自然景观融入城市环境提供了宝贵的见解。杭州位于中国浙江省北部，地处长江三角洲南翼，地理坐标为北纬29°11′至30°34′，东经118°20′至120°37′。该市属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛。年平均气温为17.8°C，年降水量约为1450毫米。本研究在杭州四个不同区域（西湖区、钱塘区、萧山区和余杭区）共选择了16个采样点，涵盖了不同的土地利用类型，包括城市公园、农田、茶园和湿地。

土壤理化性质

不同区域的所有土壤理化性质如表S2所示，包括钠（Na）、钾（K）、铬（Cr）、铜（Cu）、有效铜（Avail_Cu）、锌（Zn）、有效锌（Avail_Zn）、镉（Cd）、有效镉（Avail_Cd）、铅（Pb）、有效铅（Avail_Pb）、汞（Hg）、有效钾（Avail_K）、总磷（TP）、有效磷（Avail_P）、总氮（TN）、土壤有机质（SOM）、pH、含水量（MC）和土壤总盐分（TSS）。

讨论

结果表明，除D3_1外的所有采样点均属于盐渍土，表明整个研究区域属于严重盐渍化区域。D3_1采样点取自茶园。该采样点的土壤pH值为4.94，表明为酸性土壤，因此其总盐含量低于其他盐渍土。总体而言，表层土样品和深层土样品的总盐含量均相对保持在0.1%以上的水平，表明该地区普遍存在盐渍化问题。此外，人类活动对土壤有机质（SOM）、总氮（TN）和总磷（TP）产生了显著影响，进而引发了微生物群落结构、关联网络和功能能力的重大转变。在长期围垦区，微生物多样性保持较高水平，但存在生态系统不稳定的潜在风险。相反，强烈的城市化和工业化导致了微生物同质化和功能退化，凸显了过度人为干扰的有害影响。

结论

研究区域的土壤理化性质和细菌群落受到人类活动的显著影响。整个研究区域属于严重盐渍化区域，承受着人类活动和气候变化的双重压力。土壤环境质量良好，未受到金属污染物和农药的显著污染。土地利用类型显著改变了土壤中的有机质（SOM）、总氮（TN）和总磷（TP）。16S rRNA基因扩增测序结果表明，不同土地利用类型下的微生物群落结构和功能存在显著差异。本研究强调需要采取综合土壤恢复策略，优先减轻人为扰动而非传统的减盐措施，从而为全球环境变化背景下沿海环境的可持续管理奠定基础。