土地利用方式改變所造成的微生物 多樣降低是微生物群落組成“空間同質化”現象，這會影響微生物群落功能的完整性，減弱土壤生態系統對全球變化的抗干擾能力。因此，評估土地利用方式改變對生態系統結構和功能的影響，尤其是對生物多樣性，是當今亟待解決的重大生態環境問題。天然林轉變為人工林土壤微生物 多樣性的影響及其驅動機制尚不明確。目前，天然林轉變為其他土地方式的研究主要集中在亞馬遜熱帶森林轉變成較單一的農田，且其對土壤微生物 多樣的影響尚存爭議，更為重要的是相關研究沒有考慮季節變異的影響。因此，研究森林轉變對土壤微生物 多樣性的影響及其季節變異特征有助于我們理解微生物對干擾響應的時間依賴性。
有鑒于此，中國科學沈陽應用生態研究所王清奎研究團隊的博士研究生劉圣恩依托中國科學院會同森林生態實驗站開展了相關研究，分別在夏季和冬季采用嵌套采樣的方式采集了常綠闊葉林和杉木人工林表層土壤，探討森林轉變對土壤細菌和真菌 多樣性的影響及其驅動機制。結果顯示微生物群落結構的差異隨樣點間的距離增加而變大，且微生物 多樣性對干擾的響應具有季節變化特征，表現為夏季常綠闊葉林土壤中細菌和真菌的 多樣性均高于杉木人工林，而冬季相反；天然林轉變為杉木人工林提高了隨機過程在局域尺度上對細菌和真菌多樣性的作用，在夏季環境過濾對真菌作用較強，而在冬季對細菌作用較強；結合理論模型和該研究結果，我們提出了森林生態系統表層土壤微生物次生演替過程中“隨機過程/決定性過程”變化的概念模型。
以上研究成果以Forest conversion induces seasonal variation in microbial -diversity為題發表在Environmental Microbiology 劉圣恩為第一作者，王清奎研究員為通訊作者。相關工作得到了中國科學院戰略性先導科技專項(B 類)、國家基金委項目和國家重點研發計劃等項目的支持。
圖1. 不同季節不同森林類型土壤細菌和真菌微生物 多樣性特征
圖2.隨機過程和決定性過程對細菌(a)和真菌(b) 多樣性作用的相對重要性
