Реакция свойств почвы и микробных сообществ на сельскохозяйственное воздействие: значение для первичной продуктивности и индикаторов здоровья почвы

Интенсификация сельского хозяйства оказывает огромное давление на способность почвы сохранять свои функции, что в долгосрочной перспективе приводит к масштабной деградации экосистем и утрате продуктивности. Поэтому существует острая необходимость в выявлении ранних индикаторов деградации здоровья почвы в ответ на методы сельскохозяйственного управления. В последние годы значительный прогресс в метагеномных и пространственных исследованиях почвы, микробных сообществ и молекулярных характеристик на уровне сообществ позволяет использовать эти характеристики в качестве «биомаркерных» индикаторов процессов в экосистемах для мониторинга и управления устойчивым состоянием почв в условиях глобальных изменений. Однако отсутствует межконтинентальный и межбиомный подход, позволяющий оценить почвенные микробные сообщества и их функциональный потенциал для выявления общих принципов, определяющих уязвимость почвенного биоразнообразия к преобразованию земель. Мы провели метаанализ с использованием набора данных, сформированного на основе 102 рецензируемых публикаций, а также неопубликованных данных, чтобы изучить, как свойства, непосредственно связанные с питательным состоянием почвы (общее содержание углерода и азота; соотношение C:N), первичная продуктивность (NPP), а также разнообразие и состав микробных сообществ (относительная численность основных бактериальных филумов, определённая методами секвенирования нового поколения) изменяются под воздействием сельскохозяйственного управления в основных биомах Земли (аридном, континентальном, умеренном и тропическом). В ходе анализа мы выявили выраженные статистические тенденции изменения относительной численности нескольких бактериальных филумов в сельскохозяйственных (например, Actinobacteria и Chloroflexi) и естественных (Acidobacteria, Proteobacteria и Cyanobacteria) системах во всех регионах; эти тенденции хорошо коррелировали со многими свойствами почвы. Однако основные эффекты сельского хозяйства на свойства почвы и продуктивность зависели от биома. Наш метаанализ свидетельствует о предсказуемом характере ответных реакций микробных сообществ на тип растительности. В дальнейшем эти знания можно использовать для разработки нового набора индикаторов первичной продуктивности и здоровья почвы...