《Applied Soil Ecology》：Soil bacterial community assembly and driving factors in wetlands along the southern margin of the Tarim Basin
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湿地土壤细菌群落组装机制与驱动因素研究。通过塔里木盆地南部五湿地16S rRNA测序发现空间异质性显著， Qiemo等四湿地以确定性过程（54.29%-86.67%）为主导，而Makit县高水分环境（70.01%）以随机过程（93.34%）为主。降水是主要环境驱动因素，土壤pH调控共生网络结构，一般ists和specialists通过互补策略维持网络稳定性。该成果为干旱湿地微生物保育提供新视角。
张琳琳|赵培山|高光磊|丁国东|张颖|李奇燕|刘一琳
北京林业大学水土保持学院，中国北京 100083
摘要
干旱地区的湿地在碳储存和生态系统稳定性方面发挥着至关重要的作用，然而其土壤细菌群落的组装机制及其潜在驱动因素仍不够清楚。本研究通过野外采样和16S rRNA基因的高通量测序，系统地调查了中国塔里木盆地南部边缘五个自然湿地中土壤细菌群落的组装过程。研究结果表明，这些湿地的组装机制存在明显的空间差异：在奇摩县、民丰县、和田县和叶城县，确定性过程（占54.29–86.67%）主导了群落的组装；而在土壤含水量为70.01%的玛基特县，随机过程（占93.34%）占主导地位，这些过程主要受扩散限制和漂变的影响。具有较高α多样性和狭窄生态位的专性细菌在维持网络复杂性和促进模块间物质与信息流动中起到了关键作用。相反，在高湿度环境下，广食性细菌形成了一个纯粹的正向相互作用网络（占100%），显著增强了网络的稳定性，并表现出独特的稳定功能。环境因素分析表明，年平均降水量是决定细菌多样性和组成的主要因素，而土壤pH值是影响共现网络结构的关键变量。随机森林模型进一步证实，细菌α多样性和群落组成是预测组装过程的最佳指标。本研究阐明了确定性过程和随机过程对塔里木盆地南部干旱地区湿地细菌群落组装的相对贡献，并揭示了微生物功能群（广食性与专性细菌）在维持生态系统韧性方面的互补生态策略。这些发现为干旱湿地生态保护提供了微生物学层面的科学依据。
引言
土壤细菌群落对驱动生态系统生物化学循环至关重要（Crowther等，2019；Kost等，2023）。它们的特征反映了生态系统的健康状况，并能指示生态系统的功能和稳定性（Falkowski等，2008；Hu等，2025）。根据生态位宽度和分布，细菌群落可分为广食性和专性细菌（Slatyer等，2013；Sriswasdi等，2017）。广食性细菌具有广泛的生态位和广泛的分布范围，能够适应多种环境；而专性细菌则依赖特定的环境条件和资源，在稳定环境中高效利用有限资源生存（Xu等，2022a；von Meijenfeldt等，2023）。这两种细菌亚群在细菌群落的多样性、结构和组装过程中扮演着不同的角色（Hu等，2019；Xu等，2022a）。分析它们的独特贡献对于预测生态系统对全球气候变化的响应至关重要。
作为生态学中的核心问题之一，群落组装主要受到基于生态位和中性理论的解释（Zhou和Ning，2017）。目前普遍认为，群落组装是确定性过程（如生态位理论中的环境筛选和物种相互作用）和随机过程（如中性理论中的扩散限制等随机事件）共同作用的结果（Chase，2010；Riddley等，2025）。在细菌群落中，广食性亚群通常受随机过程的影响更大。它们广泛的生态位和较强的适应性使它们对环境因素的敏感性较低，其分布更多地受到随机因素的影响（Liao等，2016；Abdullah Al等，2022）。
群落内的微生物通过形成强烈的种间相互作用来适应环境变化，从而构建复杂的网络（Proulx等，2005；Layeghifard等，2017）。网络分析可以可视化微生物的共现模式（Guimerà和Nunes Amaral，2005；Matchado等，2021），其中节点代表物种，边代表相互作用（Deng等，2012；O?a等，2025）。正向相互作用通常表明微生物之间的协同作用，有助于提高群落物种多样性和丰富度，从而增强网络稳定性（Fan等，2018；Ma等，2021）。在细菌群落中，广食性亚群通常具有更简单的网络结构和较低的稳定性（Wong等，2023；Du等，2025b）。广食性细菌的广泛生态位和适应性使它们能够在多种环境中生存，但这种灵活性也导致网络连接较为松散，缺乏专性细菌的紧密相互作用模式。
湿地生态系统因其独特的生态功能和高生物多样性而至关重要，是土壤有机碳的重要储存库。它们覆盖了地球陆地表面的约6%，但储存了全球土壤有机碳的约三分之一（Friedlingstein等，2020；Sun等，2025），使其成为重要的碳汇。作为重要的全球湿地类型，干旱地区的湿地在调节局部气候、防止风蚀、维持生物多样性和补充绿洲地区的地下水方面发挥着重要作用（Shen等，2020；Zhu等，2023）。半干旱和干旱湿地及其土壤微生物群落对环境变化非常敏感（Khelifa等，2022；Lyons等，2024）。非生物环境因素，如土壤理化性质和气候条件，显著影响细菌群落的多样性和组成（Yan等，2019；Zhong等，2022；Wang等，2024c），并通过直接或间接调节群落结构和组成进一步驱动其组装过程（Zhang等，2023）。
迄今为止，关于干旱地区湿地生态系统土壤细菌群落组成和组装机制的研究仅限于少数针对高山湿地的研究（Liu等，2023；Sun等，2024；Zhu等，2025），缺乏对干旱地区湿地土壤微生物群落组成和组装机制的深入分析。塔里木盆地位于欧亚大陆的中心，是一个典型的极端干旱地区和气候变化热点（Xi等，2026）。其南部边缘比北部边缘更为干燥，面临更强的环境压力（Wang等，2025）。这种明显的干旱梯度使得南部边缘的湿地在生态上尤为脆弱。
因此，本研究重点关注塔里木盆地南部的湿地，旨在：（1）阐明环境梯度如何影响土壤细菌群落的多样性、组成和共现网络；（2）量化确定性过程和随机过程对整个群落以及广食性和专性细菌亚群组装的相对贡献；（3）评估这两种功能群在维持微生物网络复杂性和稳定性方面的不同且互补的作用。
研究地点描述
野外采样在中国新疆维吾尔自治区塔里木盆地南部边缘的多个地点进行。主要目的是建立一个东西向的样带，以系统地捕捉该地区的空间梯度。采样点分布在样带内的代表性湿地中，同时考虑了道路可及性和湿地斑块分布不均等实际限制。
湿地土壤细菌物种和分类
根据生态位宽度，将OTUs分为广食性和专性细菌（图1）。QM共有8,968个OTUs，包括159个广食性和941个专性细菌（图1a；表S1）。MF有6,329个OTUs，包括108个广食性和612个专性细菌（图1b；表S1）。HT包含6,750个OTUs，包括67个广食性和593个专性细菌（图1c；表S1）。YC有7,378个OTUs，包括117个广食性和657个专性细菌（图1d；表S1）。MGT共有2,089个OTUs。
水分驱动湿地细菌的多样性和组成
变形菌门是研究区域中占主导地位的门类，在玛基特县尤为丰富。它在湿润环境中表现出显著的生存策略（Nguyen等，2018；Jiao等，2021）。在专性细菌中，变形菌门的相对丰度高于广食性细菌（图2b和c）。作为最大的原核生物群体之一（Spain等，2009；Sharma等，2022），变形菌门具有多样的代谢途径和生态位，能够适应各种土壤条件（Zhou等）。结论
本研究表明，在干旱湿地生态系统中，水分供应（降水量和土壤含水量）是影响土壤微生物群落组成和多样性的根本环境因素，而土壤pH值是影响共现网络结构的关键调节因素。尽管群落组装机制与环境因素没有直接显著的相关性，但这些因素可能通过间接方式影响组装过程。
作者贡献声明
张琳琳：撰写——初稿，可视化，正式分析，概念构建。赵培山：调查，数据管理。高光磊：撰写——审稿与编辑，监督，资源获取。丁国东：撰写——审稿与编辑，监督。张颖：监督，资源提供。李奇燕：调查，数据管理。刘一琳：调查，数据管理。
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了“新疆天山人才科技创新团队项目”（编号2024TSYCTD0009）、“新疆维吾尔自治区重大科技专项”（编号2024A03010-05）以及“第三次新疆综合科学考察”（编号2022xjkk0201）的支持。
