土地利用变化是土壤微生物群落变化的主要驱动力，但是过去研究主要涉及土地利用单向变化。然而，在中国北方农牧交错带，受气候变化和人为干扰的影响，农田和草地利用之间经常发生转换，这种双向频繁变化究竟如何影响土壤微生物群落多样性和组成尚不清楚。
为此，我室潘贤章研究员课题组2017年在该区域采集了36对农田和草地土壤样品，并进行了理化分析和高通量测序，同时对区域土地利用历史进行了遥感解译。结果显示，2008~2017年所有采样地农田和草地利用之间的平均转换速率为3~4次，2种利用持续时间为1~9年，平均均为4年。在农田和草地之间土壤微生物多样性差异不显著，但其群落组成差异显著（图1），且对群落组成差异贡献最大类群是Pseudarthrobacter、Azotobacter、Bacillus和Blastococcus，均与植被类型密切相关。结合考虑农田和草地之间土壤理化属性没有显著差异，可以看出，植被类型导致了农田和草地土壤微生物群落组成的差异。此外，土壤微生物多样性随农田持续利用时间的延长而减小，而随草地持续利用时间延长无明显变化（图2）；持续时间越长，2种利用方式的群落组成的差异越大（图3）。这预示着随着利用时间延长，到一定年限后农田和草地土壤微生物群落多样性可能会发生显著变化。
图1 农田和草地中土壤微生物多样性（A）和群落组成（B）
图2 土壤微生物多样性随农田和草地持续利用时间的变化
图3 农田和草地的群落组成的差异性随持续利用时间的变化
A短期（1-4年），B长期（5-9年）
综上所述，在土地利用方式双向频繁转换的北方农牧交错带，土壤微生物群落组成比多样性对土地利用方式变化更加敏感，但它们在农田和草地中的差异随利用时间延长而变大。因此，相比于土壤微生物多样性，群落组成更适合评估人类短期干扰的影响。该研究也启示我们，结合历史信息有助于深入理解土壤微生物对外界干扰的响应机制。
上述研究工作发表在Geoderma期刊上。我室博士生徐爱爱为论文第一作者，研究员潘贤章为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2020YFC1807401）的资助。
