主持项目：

（1）中国农业科学院“农科英才”B类。2020-2024。350万元。

（2）国家“万人计划”青年拔尖人才。2019-现在。195万元。

（3）通过比较微生物宏基因组与植物基因组解析根表面微生物群落的构建机制。2021-2024。国家自然科学基金面上项目（32071547）。 58万元。

（4）中国农业科学院“青年英才计划引进工程”。2016-2019。300万元。

（5）国家水体污染控制与治理科技重大专项，京津冀西北水源涵养及永定河（上游）水质保障技术与工程示范项目。2017/07-2020/06。子课题负责人。358.11万元。

（6）北方农牧交错带草地退化机理及生态修复技术集成示范。2016-2020。国家重点研发计划（2016YFC0500700）。子课题负责人。70万元。

（7）土壤生物区系对根际激发效应的作用机制。2014-2016。森林与土壤生态国家重点实验室重点项目（LFSE2013-15）。子课题负责人。15万元。

（8）分离进化过程和生态过程在驱动生物多样性中的相对贡献。2014-2016。国家自然科学基金青年项目（31300431）。 24万元。

（9）用宏基因组技术揭示土壤细菌群落的适应特征。2012-2013。博士后科学基金特别资助（2012T50158）。15万元。

（10）用宏基因组技术揭示植物功能群多样性与土壤微生物的遗传潜力、功能组成和生态系统功能之间的关系。2011-2013。博士后科学基金面上项目（2011T500440）。3万元。

（1）中国农业科学院“农科英才”B类。2020-2024。350万元。

（2）国家“万人计划”青年拔尖人才。2019-现在。195万元。

（3）通过比较微生物宏基因组与植物基因组解析根表面微生物群落的构建机制。2021-2024。国家自然科学基金面上项目（32071547）。 58万元。

（4）中国农业科学院“青年英才计划引进工程”。2016-2019。300万元。

（5）国家水体污染控制与治理科技重大专项，京津冀西北水源涵养及永定河（上游）水质保障技术与工程示范项目。2017/07-2020/06。子课题负责人。358.11万元。

（6）北方农牧交错带草地退化机理及生态修复技术集成示范。2016-2020。国家重点研发计划（2016YFC0500700）。子课题负责人。70万元。

（7）土壤生物区系对根际激发效应的作用机制。2014-2016。森林与土壤生态国家重点实验室重点项目（LFSE2013-15）。子课题负责人。15万元。

（8）分离进化过程和生态过程在驱动生物多样性中的相对贡献。2014-2016。国家自然科学基金青年项目（31300431）。24万元。

（9）用宏基因组技术揭示土壤细菌群落的适应特征。2012-2013。博士后科学基金特别资助（2012T50158）。15万元。

（10）用宏基因组技术揭示植物功能群多样性与土壤微生物的遗传潜力、功能组成和生态系统功能之间的关系。2011-2013。博士后科学基金面上项目（2011T500440）。3万元。

发表一作或通讯SCI论文20余篇，代表性论文如下：

Junjie Yang, MinjieXu, Shuang Pang, Lili Gao, Zijia Zhang, Zhiping Wang,Yunhai Zhang, Xingguo Han,Ximei Zhang. Disturbance-level-dependentpost-disturbance succession in a Eurasian steppe. Science China-life sciences, DOI: 10.1007/s11427-020-1894-8,2021 (IF3yr=4.611).

Zhiping Wang, HuanlongLi, Honghui Wu, Shijie Han, Jianhui Huang, XimeiZhang, Xingguo Han. Methane concentration in the heartwood of living trees andestimated methane emission on stems in upland forests. Ecosystems, doi.org/10.1007/s10021-020-00596-3,2021 (IF3yr=4.207).

XimeiZhang, EricR. Johnston, Yaosheng Wang, QiangYu, Dashuan Tian, ZhipingWang, Yangqing Zhang, DaozhiGong, Chun Luo, WeiLiu, Junjie Yang, XingguoHan. Distinct drivers of core and accessory componentsof soil microbial community functional diversity under environmental changes.mSystems, e00374-19, 2019 (IF3yr=6.519).

Ximei Zhang, Eric R. Johnston, Albert Barberán, Yi Ren, Zhiping Wang, XingguoHan. Effect of intermediate disturbance on soil microbial functional diversitydepends on the amount of effective resources. Environmental Microbiology, 20,3862–3875, 2018. (IF5yr=5.462)

Ximei Zhang, Eric R. Johnston, Albert Barberán, Yi Ren, Xiaotao Lü, XingguoHan. Decreased plant productivity resulting from plant group removal experimentconstrains soil microbial functional diversity. Global Change Biology, 23,4318-4332, 2017. (IF5yr=9.791)

Ximei Zhang, EricR Johnston, Linghao Li, Konstantinos T Konstantinidis, Xingguo Han.Experimental warming reveals positive feedbacks to climate change in theEurasian Steppe. The ISME Journal, 11, 885-895, 2017. (IF5yr=11.663)

Ximei Zhang, EricR. Johnston, Wei Liu, Linghao Li, Xingguo Han. Environmental changes affectsoil bacterial community primarily by mediating stochastic processes. Global Change Biology, 22, 198–207, 2016. (IF5yr=9.791)

Ximei Zhang, WeiLiu, Guangming Zhang, Lin Jiang, Xingguo Han. Mechanisms of soil acidificationreducing bacterial diversity. Soil Biology and Biochemistry, 81, 275–281, 2015.(IF5yr=5.419)

Ximei Zhang,Haiwei Wei, Quansheng Chen, Xingguo Han. The counteractive effects of nitrogenaddition and watering on soil bacterial communities in a steppe ecosystem. SoilBiology and Biochemistry, 72, 26–34, 2014. (IF5yr=5.419)

Ximei Zhang, WeiLiu, Yongfei Bai, Guangming Zhang, Xingguo Han. Nitrogen deposition mediatesthe effects and importance of chance in changing biodiversity. MolecularEcology, 20, 429–438, 2011. (IF5yr=6.885)

研究进展：

土壤质量退化是当前我国农牧业可持续发展面临的最大挑战之一，其重要原因之一是微生物成分的退化。土壤微生物多样性驱动了生物地球化学循环、土壤有机质周转及土壤肥力和质量。研究土壤微生物多样性的维持机制对建立高效的土壤质量管理和恢复策略与技术具有重要指导意义。本人专注于该领域研究，系统探索了多种环境变化和管理措施下我国北方农牧交错带土壤微生物多样性的维持机制，并取得了重要进展。研究成果以第一作者发表在The ISME Journal、Global Change Biology、MolecularEcology、mSystems、Environmental Microbiology、Soil Biology and Biochemistry、Science China-life sciences、Ecosystems等专业顶级期刊上。主要学术贡献、创新成果及其科学价值包括：

（1）揭示氮肥施用对北方农牧交错带土壤微生物群落的影响最大：系统地比较了各种环境变化因子和管理措施对土壤微生物群落的影响，发现氮肥施用的影响最大，降雨增加、气候变暖、植物生产力降低也有一定影响，而植物生物量收割和磷肥施用的影响相对较小。进一步分析了造成这些影响的物理化学机制。例如，发现氮肥施用主要通过降低土壤pH来影响细菌群落；降雨增加刺激了反硝化作用，提高了土壤pH，因此降雨增加可以缓冲氮素对土壤pH的降低，部分抵消氮肥施用对细菌群落的负作用。结果发表在SoilBiology and Biochemistry（2014）等期刊。

（2）证明保护微生物的必要性：发明了一套分析方法，该方法能有效分离生态过滤和进化适应在微生物多样性维持中的作用；有别于朴实的适应性观点，利用该方法发现生态过滤起主导作用；说明微生物群落不能快速地完全适应环境变化，需要认为采取措施进行保护。结果发表在Soil Biology and Biochemistry（2015）。

（3）强调添加微生物种子库的必要性：提出了一种计算方法，该方法能有效地分离环境变化或管理措施引起的群落组成变异的确定性和随机性成分；与传统的确定性观点不同，利用该方法我们发现各种环境变化主要是通过调节随机性变化（如随机灭亡）来影响土壤微生物多样性；证明仅仅恢复土壤物理化学环境并不能导致微生物群落的完全恢复，添加微生物种子库将是一种有效的途径。结果发表在Molecular Ecology（2011）和Global Change Biology（2016）。

（4）鉴定植物生产力与微生物功能多样性之间的紧密关系：传统观点认为植物多样性的丧失主要是通过降低碳源多样性来减少土壤微生物多样性。通过植物功能群去除实验，发现植物多样性的减少主要是通过降低植物生产力来影响微生物基因多样性，但是对微生物分类多样性没有明显影响。降低的生产力导致供给微生物的易分解碳源减少，因此加强了生态筛选过程的选择压力，有利于负责能量生产等相关功能的基因，而不利于很多其他功能的基因。总之，我们发现地上地下群落之间最关键的链接是碳源量影响微生物功能基因多样性，而非植物多样性影响微生物分类学多样性。结果发表在Global Change Biology（2017）。

（5）发现中度干扰与资源生态位的结合对维持微生物多样性的重要性：多种人类活动引起的环境变化导致了土壤微生物功能多样性的快速丧失。但是，我们对能够有效抵消或缓解多样性丧失的生态学过程和机制知之甚少。尽管中度干扰和充分的有效资源量能够促进高等生物的多样性，我们尚不清楚这些因素及其共同作用是否对微生物功能多样性的维持同样起作用。为了回答这个问题，我们在内蒙古典型草原上设置了一个长达5年的实验，操控了刈割、氮素添加、磷素添加以及它们的多种同步处理。发现在中度干扰和充足的资源生态位维度同时存在时，微生物功能多样性最大，这个结果意味着这两个因素需要同时调控才能有效地维持高的多样性。结果发表在Environmental Microbiology（2018）。

（6）从分子层面揭示微生物对气候变暖的正反馈方向和机理：发现增温和增雨增加了微生物群落的生物量和复杂性，促进了它们对氮和硫的吸收和同化代谢，同时刺激了微生物对土壤惰性有机质的分解代谢，增强了植物群落与微生物群落之间的紧密关系。也就是说，结合宏基因组证据与土壤物理化学指标，发现气候变暖刺激了土壤微生物群落分解有机质的能力，提供了微生物正反馈的最直接证据，并探讨了其生态机制。除非降雨与气温同时增加，否则北方农牧交错带将会成为气候变暖的碳源。结果发表在The ISME Journal（2017）。

（7）发现全球变化因子、生态过程、微生物群落成分之间存在的特定对应关系：在我国北方草原，氮素添加主要通过改变氮循环过程（尤其是氨氧化过程）来影响微生物群落的core gene的相对丰度；水分添加主要通过改变碳循环过程来影响微生物群落的accessorygene的有无。上述结果发表在mSystems(2019)。

总之，本人主要在土壤微生物多样性的维持和保护机制领域开展了三个方面的基础研究：首先鉴定对土壤微生物群落具有较大影响的环境变化因子和管理措施；然后分析引起这些影响的物理化学机制；最后从生态学过程的角度解析造成这些影响的理论机制。研究结果证明保护土壤微生物多样性的必要性；缓解土壤酸化、优化资源供给量以及微生物种子库添加是微生物多样性保护和维持的重要措施。