土壤微生物群落与多维细根经济空间之间的协同变化

《Journal of Ecology》：The covariation between soil microbial communities and multidimensional fine-root economics space

本研究探讨热带树木细根性状与土壤微生物群落多样性的关联，通过测量15种树木的细根性状（如分泌物、直径）及分析真菌/细菌比例和多样性，发现细根经济空间（RES）的“保存”轴与微生物群落特征显著相关，而“协作”轴关联性较弱，揭示了植物生长策略与土壤微生物互作的机制。

　　

摘要

1. 细根特性在多种生态系统过程中发挥着重要作用，包括碳和氮循环，因此与土壤微生物群落的结构和功能密切相关。细根经济空间（RES）代表了沿着多维轴的植物生长策略，这些轴展示了“保守”和“合作”两个维度。基于植物生长策略与土壤微生物群落生活策略相关联的理论，我们假设土壤微生物群落的生物量、结构和多样性会与多维的细根经济空间相关。
2. 我们在中国西南部的一个热带共同花园中测量了15种树木的根系分泌物以及其他化学和形态学细根特性。我们使用磷脂脂肪酸分析和高通量扩增子测序来估算相应目标树木土壤中真菌与细菌的比例及细菌群落的多样性。
3. 细根特性的差异解释了15种树木之间土壤微生物群落差异的28%。主成分分析中的dim 1和dim 2轴分别反映了多维细根经济空间中的“保守”和“合作”维度。“保守”轴与真菌与细菌的比例以及细菌的Shannon指数呈负相关。“合作”轴与微生物指数无相关性。然而，根径是解释不同树种间微生物群落差异的第二重要特征。根系分泌物率在“保守”轴的根氮浓度侧（载荷=0.32）和“合作”轴的特定根长侧（载荷=0.33）都有相似的载荷。它与细菌OTU丰富度和Chao1指数呈负相关，但与微生物生物量无相关性。
4. 总结。我们的研究表明，快速生长物种的根系与以细菌为主的土壤微生物群落相关，这些微生物群落表现出快速生长策略。“合作”轴上的特征和根系分泌物也与土壤微生物群落相关，但它们在多维细根经济空间中的关系较为复杂。这种多维细根经济空间与土壤微生物群落的耦合有助于我们更好地理解植物与土壤之间的相互作用。

利益冲突声明

Biao Zhu是《生态学杂志》（Journal of Ecology）的副主编，但未参与本文的同行评审和决策过程。