近日，北部湾大学水利与海岸工程学杨再智博士在国际环境科学与生态学领域权威期刊《Environmental Research》（IF=7.7, JCR Q1）发表了关于河流源区水体微生物群落构建及碳代谢模式协同调控机制的最新研究成果：“Altitude-dependent variations in environmental conditions and human activities regulate microbial community assembly and carbon metabolism patterns in headwater rivers”。
微生物是河流源区生态系统生物地球化学过程的核心驱动力，针对微生物群落组成和碳利用特征对海拔梯度和局部环境条件的反应机制不明的理论缺口。本研究通过选取北江源区三条海拔高差超过1000 米的河流（图1），综合运用 16S rRNA 高通量测序、Biolog EcoPlate 碳源代谢表型与多元统计分析，系统解析了微生物群落结构、功能多样性及其环境驱动机制。结果显示，流域水体微生物门类水平上以变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidota） 为绝对优势类群，合计占比超 60%，是驱动水体碳循环的核心菌群。研究发现，1000 米海拔可能是微生物群落结构与碳利用的关键生态阈值。低于与高于 1000 米的水体微生物多样性、群落构建过程及碳源利用模式均出现显著分异。在高海拔河段，微生物群落更依赖随机过程主导；低海拔受人类活动干扰较强，群落构建由均质选择转向异质扩散，碳利用效率随之改变。研究进一步证实，海拔、水体理化性质、营养盐是调控微生物群落的三大核心因子(图2)，合计可解释 69% 的群落变异，其中海拔独立解释度达 21%，为首要驱动因子。微生物碳源利用沿海拔呈现下降型、单峰型、U 型三种典型格局，碳水化合物、氨基酸、羧酸是贡献最大的三类碳源（图3）。此外，流域坡向、人类活动强度会通过改变水温、电导率、氮磷水平，进一步重塑微生物共生网络与关键类群功能。研究明确，关键菌群对碳源分解具有明显偏好性（图4），在维持群落稳定性与物质循环中发挥不可替代作用。研究成果不仅完善了源头河流水体微生物群落构建及碳利用模式的协同调控机制理论体系，也可为亚热带山地河流生态系统保护、流域碳循环研究提供了重要科学依据。
北部湾大学水利与海岸工程学院为文章第一完成单位，杨再智博士为文章第一作者。该研究得到了国家重点研发计划项目(2023YFC3709002)和北部湾大高层次人才科研启动项目的资助。
论文信息: Yang. Z., Liang. Z., Cao. L., Li. S., Gao. L., Tian. D., Qiu. Z., Chen. J. (2026). Altitude-dependent variations in environmental conditions and human activities regulate microbial community assembly and carbon metabolism patterns in headwater rivers, Environmental Research. 2026, 302(1) 124656.
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935126009874
图1 研究区地理位置及采样点分布
图2 微生物群落结构的NMDS（a）和VPA（b）分析
图3 微生物碳利用情况(a)海拔与水体中碳源AWCD及功能多样性指数之间的关系。(b)微生物对各类碳源利用相对重要性与微生物AWCD变化之间的排序情况。
图4 碳源与关键微生物之间的二分网络
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