目前全球湖泊水华形势依然严峻，作为评估浮游植资源获取的生态指标，营养利用效率（RUE）与其生命周期过程息息相关。近年来，较多的研究基于浮游植物功能多样性与环境要素（如气象因子、营养盐、化学计量比等）深入地解释了湖泊生态系统中浮游植物RUE的非线性响应过程。磷是浮游植物生长的限制因子，磷资源利用效率（RUEP）是指单位磷资源所能产生的浮游植物生物量，直接关系到浮游植物的生长效率和水生态功能。微生物作为水生态系统中重要功能类群，可以驱动营养元素的生物地球化学过程。然而，关于细菌介导的磷循环如何通过影响生物可利用性来调节浮游植物RUEP仍然是一个未解之谜。
近日，中国科学院地球化学研究所陈敬安研究员团队张润宇研究员，通过运用16S rRNA测序、高通量qPCR芯片、磷核磁共振波谱（31P NMR）等技术，结合共现网络分析、结构方程和随机森林模型等，研究了高原富营养化湖泊中浮游植物RUEP与细菌群落变化的耦联关系，深入揭示了细菌介导的内源磷释放对浮游植物RUEP的重要影响。
结果表明：浮游植物生长过程RUEP沿水体深度大体呈先增后减的变化趋势，爆发期水体剖面浮游植物RUEP相对较高。网络分析显示，从休眠期到爆发期，浮游植物RUEP的重要性逐渐增加。在不同藻类生长期水柱中检测到高丰度的红球菌属，特别是爆发期与水体Ca2+浓度显著正相关，其通过溶解Ca-P快速补充藻类生长所需的营养盐。细菌作为水体中重要的营养循环参与者，能够通过溶磷菌（PSB）、磷矿化菌（PMB）和聚磷菌（PAB）等多种方式，调节磷的生物可利用性，进而影响浮游植物的生长和资源利用效率。同时，细菌活动显著促进水—沉积物界面磷的释放与转化，通过功能基因调节沉积物中Pi溶解和Po矿化来促进浮游植物RUEP；编码ppk基因促进Poly-P的形成，从而抑制浮游植物RUEP。本研究创新之处在于阐明了细菌介导的磷循环对浮游植物RUEP的调控机制，为水华的风险监测与湖泊富营养化防治提供重要支撑。
上述研究成果发表于环境科学领域重要期刊Water Research。该研究得到了国家自然科学基金（42177244）、国家重点研发计划（2023YFF0806000）和中国科学院区域发展青年学者项目等资助。
论文信息：Haijun Yuan,Runyu Zhang,Qiuxing Li,Qiping Lu,Jingan Chen. Bacterially mediated phosphorus cycling favors resource use efficiency of phytoplankton communities in a eutrophic plateau lake. Water Research, 2025, 277: 123300.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123300.
(环境室 张润宇/供稿)