微生物廣泛分布于土壤，在土壤營養循環和生態系統服務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構決定著它們的生態功能。近年來的研究顯示來自不同生態系統的土壤微生物都表現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境異質性的影響。土壤微生物的分布在不同的地理尺度、生態系統類型表現出不同的規律，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境異質性的區域進行研究。
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查研究。在中科院戰略先導B計劃及青年973項目的資助下，中國科學院沈陽應用生態研究所白娥研究員領導的生物化學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 多樣性沿緯度呈現出一條拋物線，最高點出現在33.50 N - 40 N之間，這一區域屬于典型的暖溫帶氣候，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。這一規律與植物、動物有顯著的不同，據報道，植物、動物的多樣性隨緯度的增加呈現逐漸下降的趨勢。依據細菌組成的 多樣性，可以將我國森林土壤細菌組成結構大體劃分為三大區域，即南方區（18.70 N to 29.65 N），中部區（31.30 N - 39.96 N）和東北區（41 N - 52 N）。隨著地理距離、環境異質性的增加，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境變量共同決定的，環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在眾多環境變量中起到了非常關鍵的作用，這與許多其他的相關報道相一致；此外，土壤交換性陽離子濃度，尤其是Ca2+對土壤細菌組成結構的影響也很大。土壤pH = 5 或 ECa2+ = 32 mmol kg-1可以作為區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。
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。該成果發表在Frontiers in Microbiology雜志上(doi: 10.3389/fmicb.2016.01106)。
