根际微生物组的双稳态决定调水条件下河网中的磷分配格局

跨流域调水工程对于缓解水资源短缺至关重要，但会引发复杂的环境扰动，改变受水河流网络中磷（P）的分配格局。在这些生态系统中，根际微生物群落（RMCs）作为生物地球化学引擎，调控着水体、沉积物和生物相之间磷的分配。这种调控能力依赖于RMCs的结构与功能特征。然而，由于RMCs对环境变化高度敏感，易受到调水活动的干扰。目前尚不清楚这些干扰是否会驱动RMCs状态的转变，以及这些转变如何重塑磷的分配格局。本研究构建了一个稳定性景观框架，用于表征RMCs的状态，识别其关键环境驱动因子，并探究其对受水河流网络中磷分配的影响。结果表明，流量变异系数（CV_rate）、浊度和温度的共同作用驱动了RMCs的双稳态特性。其中一种稳定状态表现为水体总磷（WTP）和微生物生物量磷（MBP）较低，而植物总磷较高；该低WTP状态富含放线菌门（Actinomycetota）和酸杆菌门（Acidobacteriota），微生物网络正向协同性增强，并富集大量无机磷溶解相关基因（ppa, ppx）。相反，另一种状态则表现为WTP和MBP升高，蓝细菌门（Cyanobacteriota）和拟杆菌门（Bacteroidota）富集，网络结构简化，并富集更多有机磷矿化与转运相关基因（phoA, phnW, ugpAC, pstS）。此外，该稳定性景观框架确定了各环境驱动因子的参考阈值（温度 = 11.93°C，CV_rate = 5.93，浊度 = 21.92 NTU），为调控措施以维持低WTP状态提供了依据。本研究提出了一种可迁移的定量框架，有助于将调水工程中的磷污染治理由被动响应转向主动生态调控。