农业活动作为人类对自然生态系统最深刻的干扰方式之一，不仅改变了地表植被和土壤性质，也显著影响了地下生物多样性及其生态功能。农业活动如何重塑土壤生物群落的分类组成、功能特征和生态策略，其内在机制尚缺乏系统性认识。中国科学院东北地理与农业生态研究所农田分子生态学科组系统解析了农田土壤与天然草原的生物群落特征及农业活动导致的土壤生物均质化的多维机制。

农田土壤显著降低了土壤生物群落在分类组成、功能基因和生态策略的空间异质性。农田土壤中细菌、真菌、古菌、微型动物群落（图1）及功能基因（图2）在局域和区域尺度均表现出显著的均质化趋势，这种均质化现象与土壤性质的趋同性密切相关。农业活动改变了细菌群落的生态策略（“Y-A-S” 理论框架，图3），其资源获取（A策略）的功能基因减少，而与生长产量（Y策略）和胁迫耐受（S策略）的基因显著增加，表明农业系统更倾向于选择快速生长、抗逆性强的微生物类群。农田土壤中细菌的平均基因组大小显著减小，反映了在农业干扰下微生物通过“基因组精简”（Black Queen hypothesis）降低了生物的代谢成本、提高了适应性的生态权衡。

从“分类组成-功能特征-生态策略” 多维尺度研究发现，农业活动不仅降低了土壤微生物在分类和功能基因层面的空间异质性，还促使细菌群落的生态策略向快速生长和胁迫耐受型转变，导致其在局域和区域尺度上出现系统性趋同，这一趋势削弱了土壤生态系统的适应性与恢复力，可能影响养分循环效率和系统稳定性。因此，在农业景观中保留自然生境、推行多样化种植、减少化肥农药投入等措施，有助于维持土壤生物的空间异质性与功能多样性，从而增强农业生态系统应对未来环境变化的缓冲能力。

成果近日发表在国际期刊《The ISME Journal》。东北地理所博士生顾海东和特别研究助理刘株秀为论文的共同第一作者，东北地理所刘俊杰研究员、南京大学地理与海洋科学学院Jonathan M. Adams教授和苏黎世大学Marcel G. A. van der Heijden教授为论文的共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金联合基金、中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金青年基金和国家科技基础资源调查专项的共同资助。

图1 土壤细菌、真菌、古菌和后生动物群落的均质化分布特征

图2 土壤细菌群落及功能基因分布的均质化特征

图3 土壤细菌和功能基因在天然草原和农田土壤中“Y-S-A”生活史策略的变化特征

论文信息如下：

Gu H D^#,Liu Z X^#,Liu S,Hu X J,Yu Z H,Li Y S,Li L J,Sui Y Y,Jin J,Liu X B,Jia Z J,Adams J M,van der Heijden M G A,Liu J J*,Wang G H. Agricultural conversion homogenizes soil biota across multiple dimensions in the Mollisol region of northeast China. The ISME Journal,2026,wraf264.

论文链接：

https://doi.org/10.1093/ismejo/wraf264.