评估环境干扰和农药混合物对氮循环相关土壤微生物终点的影响

该文档主要研究了全球变化相关的环境干扰和农药活性成分对土壤微生物群落结构和功能的复合影响。研究假设，与未受干扰的土壤相比，极端气候事件（如高温和强降雨）将改变微生物群落的结构和功能；随后暴露于单独或组合应用的不同农药活性成分可能对某些关键微生物群落成员的结构和功能产生复合效应。

研究背景与目的

近年来，极端气候事件对生态系统的影响引起了广泛关注。然而，关于环境干扰与农药对土壤微生物群落的联合影响的研究相对较少。本文的研究目的是评估全球变化相关的环境干扰与农药活性成分对土壤微生物群落结构和功能的复合影响。

材料与方法

土壤采样与微宇宙设置：研究在法国Bretenière的Sayens田地进行，采集表层土壤（0-20 cm），并将其分为250个微宇宙，每个微宇宙包含63克新鲜土壤。土壤在室温下孵育6天，然后暴露于环境干扰。

环境干扰与活性成分应用：研究了两种环境干扰因素：高温和高湿度。分别有80个微宇宙受到高温干扰，80个受到高湿度干扰，80个作为对照。高温干扰包括两个30小时的42°C高温期，中间间隔40小时的室温期。高湿度干扰通过浇水使土壤湿度达到35%，然后蒸发7天。干扰结束后3天，微宇宙被处理为三种农药（活性成分）或其混合物，剂量为1倍或10倍农业剂量。

微生物终点测量：在T30和T60时间点测量微生物丰度（如16S、ITS、18S）和细菌α多样性（如物种丰富度SR、Faith的系统发育多样性PD、Simpson指数OS），以及氮循环功能群（如ComaA、ComaB）。

结果

环境干扰对微生物终点的影响：通过主成分分析（PCA），研究发现热干扰的微宇宙与高湿度和对照组显著不同。热干扰导致16S、ITS和18S群落的丰度显著降低，细菌群落的多样性（OS、PD和SR）也显著降低。此外，氮循环功能群ComaA和ComaB的丰度显著减少。

农药活性成分的影响：研究还评估了不同农药活性成分及其组合对微生物群落的影响。结果显示，农药处理对微生物群落的结构和功能有显著影响，尤其是在高温干扰条件下。

统计分析

使用RStudio进行统计分析，采用线性ANOVA分析16S、ITS、18S、AOA、AOB、ComaA、ComaB丰度、NO3-和NH4+浓度及α多样性指数。β多样性使用PermANOVA分析，以检测时间、环境干扰、农药和剂量组合对细菌群落组成的显著差异。

结论

研究表明，环境干扰（尤其是高温）对土壤微生物群落的结构和功能有显著影响，并且这种影响在农药活性成分的存在下可能被放大。这一发现强调了在全球变化背景下，理解环境干扰与农药对土壤生态系统的复合影响的重要性。

贡献

该研究为理解全球变化和农业实践对土壤微生物群落的复合影响提供了新的视角，强调了在制定农业管理策略时考虑这些因素的重要性。研究结果有助于指导未来的土壤管理和农药使用，以减少对土壤生态系统的负面影响。