微生物廣泛分布于土壤，在土壤營養(yǎng)循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)過程中起到了重要作用。一般認為微生物的多樣性及組成結(jié)構(gòu)決定著它們的生態(tài)功能。近年來的研究顯示來自不同生態(tài)系統(tǒng)的土壤微生物都表現(xiàn)出生物地理分布格局，這種分布格局有別于植物和動物。植物、動物的地理分布格局同時受到地理擴散限制和環(huán)境異質(zhì)性的影響。土壤微生物的分布在不同的地理尺度、生態(tài)系統(tǒng)類型表現(xiàn)出不同的規(guī)律，且決定因素也隨之變化。因此，要徹底認清土壤微生物的生物地理分布格局以及形成這種格局的重要影響因素，需要從大的地理尺度以及覆蓋較大環(huán)境異質(zhì)性的區(qū)域進行研究。
我國地緣遼闊，土壤微生物的分布格局及影響因素是怎樣的亟待調(diào)查研究。在中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)B計劃及青年973項目的資助下，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所白娥研究員領(lǐng)導(dǎo)的生物化學(xué)組夏宗偉博士等研究人員對我國典型森林進行了土壤樣品采集，南北跨越緯度18.70 N（海南尖峰嶺）- 51.53 N（東北小興安嶺），涵蓋了24個采樣點，共收集了115個土壤樣品。針對細菌16S高通量測序，分析了土壤細菌多樣性及群落組成。我國森林土壤細菌
豐度排在前五位的菌群為：Actinobacteria（放線菌）, Acidobacteria（酸桿菌）, Alphaproteobacteria（ 變形菌）, Verrucomicrobia （疣微菌）and Planctomycetes（浮霉菌）。細菌的 多樣性沿緯度呈現(xiàn)出一條拋物線，最高點出現(xiàn)在33.50 N - 40 N之間，這一區(qū)域?qū)儆诘湫偷呐瘻貛夂?，以落葉闊葉為主，可以提供更多的C、N底物，土壤pH近中性，這些都有利于微生物的定殖。這一規(guī)律與植物、動物有顯著的不同，據(jù)報道，植物、動物的多樣性隨緯度的增加呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。依據(jù)細菌組成的 多樣性，可以將我國森林土壤細菌組成結(jié)構(gòu)大體劃分為三大區(qū)域，即南方區(qū)（18.70 N to 29.65 N），中部區(qū)（31.30 N - 39.96 N）和東北區(qū)（41 N - 52 N）。隨著地理距離、環(huán)境異質(zhì)性的增加，土壤細菌群落組成的差異也隨之增加，我國森林土壤細菌的這種分布格局是由地理距離與環(huán)境變量共同決定的，環(huán)境變量對這種格局的解釋度要高于空間距離的解釋度。其中，土壤pH在眾多環(huán)境變量中起到了非常關(guān)鍵的作用，這與許多其他的相關(guān)報道相一致；此外，土壤交換性陽離子濃度，尤其是Ca2+對土壤細菌組成結(jié)構(gòu)的影響也很大。土壤pH = 5 或 ECa2+ = 32 mmol kg-1可以作為區(qū)分南方酸性森林土壤與北方溫帶森林土壤細菌群落組成的指標(biāo)。
本研究是第一次大尺度的對我國典型森林土壤細菌的生物地理分布格局進行了分析，得到的結(jié)論豐富了對土壤微生物群落組成地理分布的認識。該成果發(fā)表在Frontiers in Microbiology雜志上(doi: 10.3389/fmicb.2016.01106)。
