摘要:生物土壤结皮在中国西北干旱半干旱地区生态系统氮循环过程中发挥着至关重要的作用。气候模型预测西北地区未来将会经历降水模式的显著变化,而氮循环对这些变化特别敏感。然而,降水量的增加或减少会对生物土壤结皮氮循环过程产生哪些影响仍然不是很清楚。在宁夏荒漠草原生态修复野外定位观测研究区内,采用单因素完全随机试验设置降水量增减观测样地,借助宏基因组测序方法,对自然降水(CK)、减水 50%(DW)、增水 50%(AW)这 3 种处理条件下参与氮循环的微生物群落结构以及功能基因多样性对降水量变化的响应机制进行了分析。结果表明,藓结皮土壤参与氮循环的微生物群落结构组成主要包括细菌域的放线菌门(Actinomycetota)和假单胞菌门(Pseudomonadota)以及属于古菌域的亚硝化球菌门(Nitrososphaerota)。NMDS分析结果表明,不同降水条件下藓结皮土壤中参与氮循环的微生物类群存在显著差异,与氮循环相关的功能基因多样性也存在显著差异。narB基因的相对多度在AW条件下显著高于CK和DW,nasB基因的相对多度在AW条件下显著高于DW,nrfA基因的相对多度在DW条件下显著低于CK,pmoB/amoB基因的相对多度不论在DW还是AW条件下均显著高于CK。PERMANOVA分析结果表明,不同降水处理以及土壤有机质(SOM)可以分别解释参与氮循环微生物属水平组成差异的20.25%和14.12%以及参与氮循环功能基因多样性组成差异的26.23%和19.33%。藓结皮土壤微生物参与氮循环的过程中,受到降水量的显著影响,在未来降水量增加的背景下,藓结皮土壤中的化学性质能够保持动态平衡,同化性硝酸盐还原过程会增强。未来出现降水量减少的趋势,可能会导致藓结皮土壤中NH+4-N含量的增加,同时会限制异化性硝酸盐还原过程。无论减水还是增水条件下,都会促进氨氧化过程的增强。藓结皮微生物组响应降水量变化的过程中,其功能基因多样性的差异表明了微生物在氮循环功能方面的适应性调整。