土壤微生物的多样性是生物多样性的重要组分部分，其多样性的维持对于陆地生态系统生物地球化学循环的平衡具有重要意义。目前，全球变化是否会导致微生物多样性的减少仍存在不确定性。伴随全球气候变暖，积雪格局的变化及由此引发的土壤温度、湿度和冻融循环频率的敏感响应是全球气候变化研究中的热点。冻融模式的激烈变化不但会对微生物造成的直接的物理损伤，还进一步引起了微生物分布的生态位分异，对微生物量、群落组成和多样性产生了复杂的影响，这些变化很可能会进一步影响其介导的养分元素循环功能。
课题组通过Meta分析从全球61项已发表的研究中收集了546个观测数据，以揭示全球范围内冻融对微生物群落其驱动的碳氮动态的潜在影响。分析结果表明：冻融没有引起微生物α多样性的降低，但使土壤微生物量发生了极为显著的降低，微生物群落结构也发生了明显的变化，冻融还导致微生物的碳氮代谢功能降低了6%，pH、含水量的变化是对微生物产生影响的关键因子，最后对微生物群落结构与功能变化的关系进行了系统分析。
图1土壤微生物群落特性驱动C、N动态的概念模型
在此基础上，课题组成员依托于黑龙江省漠河森林生态系统国家定位研究站，采用人工模拟冻融的方法展开了试验性的研究，探究了冻融对土壤微生物多样性及多功能性的影响效应及二者间关系。研究发现：相较于细菌，真菌群落多样性对冻融事件响应更敏感。真菌的群落组成、α, β多样性指数、共生网络关系的复杂性在冻融中均发生了显著变化，而细菌群落的变化不显著。冻融对土壤多功能也产生了显著影响，真菌多样性指数是土壤多功能的主要预测因子，土壤非生物因子的变化和真菌群落网络的复杂性也会影响土壤微生物多样性与多功能的关系。
图2冻融对土壤微生物群落及土壤多功能的影响
该研究得到了国家自然科学基金、及中央高校的基本科研业务经费的资助，博士研究生刘明慧和季喜梅分别为第一作者。目前，研究团队正在开展野外原位控雪实验，将进一步验证和补充冻融对土壤微生物多样性及其功能的影响机制。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108608
https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106241
