土壤中生存著多種多樣的微生物物種，探索這些多樣性的維持機制是當代微生物生態學研究的核心目標。已有研究表明確定性過程（如種間競爭和環境過濾）和隨機性過程（如物種擴散和生態漂變）都在驅動土壤微生物群落的結構形成。但是很少有研究探索人類活動導致的各種環境變化怎樣調節這兩種過程。
中國科學院沈陽應用生態研究所生態化學計量學組的張西美博士及其合作者利用他們早先發明的分析方法，證明了16種不同的環境變化（包括植物多樣性喪失、放牧、氮沉降、磷素添加、增雨、增溫、以及它們的共同作用）主要通過調節隨機性過程而非確定性過程來影響微生物群落。因為土壤微生物多樣性非常高，現有的技術不能夠絕對準確地測量微生物多樣性，只是一個取樣過程，因此計算出來的這種隨機性的重要性可能是由于取樣過程而非真正的生態學隨機過程造成的。他們進一步利用多種不同的方法，包括基于全基因組的宏基因組技術，排除了隨機取樣過程的影響。傳統的觀點認為確定性過程占主導作用，因此該研究結果對傳統的觀點提出了直接的挑戰。需要注意的是，該研究結果強調環境變化主要調節了隨機性過程，這種調節包括促進和抑制兩種情況。如果是抑制，意味著隨機性過程的相對重要性降低了，而確定性過程的重要性增加了。
這一研究結果近期發表在Global Change Biology雜志上。該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項B（XDB15010404）、國家自然科學基金（31300431）和國家留學基金委訪問學者項目（201404910179）的共同資助。
在另外一項關于土壤微生物多樣性的研究中，張西美博士及其合作者分離開了生態過程和進化過程在驅動土壤微生物多樣性中的相對貢獻。水溫是驅動高等動植物的最重要的生態因素,不同于高等生物，土壤pH是影響微生物群落的最重要的因素。生物與環境之間的關系有兩個方面：一方面環境變化會過濾掉不適應的物種；另一方面，生物會通過進化過程來適應環境變化，或者別的地方適應這種環境的物種會遷移過來。因此，有三種潛在的機制類型：生態過濾和進化適應兩種過程都不起作用；僅僅生態過濾起作用；進化適應抵消了生態過濾的部分作用效果。陸地生態系統是海洋起源的，因而原始的土壤是接近中性的，長期的生物地球化學過程使得有些生態系統逐漸酸化。研究者們研究了在這種大的時間尺度上的土壤酸化過程改變土壤細菌多樣性過程中生態過濾和進化適應的相對貢獻，并提出了一個理論分析框架，論證兩種過程在兩種時間尺度上的7種組合情況，并預測了每種情況對應的多樣性模式，根據真實的多樣性模式，即可反推機理。研究結果發現三種機制都在起作用；不同的微生物類群是由不同類型的機制驅動的，第三種是最主要的類型；整個細菌域作為一個群體是由第三種機制驅動的。這一研究結果發表在Soil Biology and Biochemistry雜志上。
