热带油棕种植园中真菌演替驱动凋落物分解与根系氮素回收的生态修复潜力

《Plant and Soil》：Fungal succession, litter decomposition and root nitrogen supply in a tropical oil palm plantation

本刊推荐：为探究工业油棕种植园土壤退化问题，研究人员通过15N标记叶片凋落物开展为期6个月的分解实验，揭示真菌群落演替规律及其与氮循环的耦合机制。结果表明凋落物降解促进土壤15N富集和细根氮吸收，丛枝菌根真菌(AMF)多样性随C/N降低而显著增加，为可持续土壤恢复提供新见解。

　　

在东南亚热带地区，油棕种植园如同绿色沙漠般取代了约32%的原始森林，虽然带来了经济收益，却导致土壤退化、生态系统功能紊乱。工业化管理中过度使用化肥和除草剂，使得土壤微生物群落结构发生剧变，尽管微生物多样性未受明显影响，但其功能平衡已被打破。在这片看似肥沃实则脆弱的土地上，油棕树高产量对氮素的巨大需求与土壤养分流失形成尖锐矛盾，如何通过生态手段实现土壤修复成为亟待解决的难题。

研究人员创新性地采用15N标记技术，在印度尼西亚苏门答腊的大型油棕种植园中展开实验。他们将装有标记凋落物的两种不同孔径网袋（2毫米允许根系和土壤动物进入，37微米仅允许微生物进入）埋设于行间土壤，分三个时间点收集样本，结合同位素质谱分析和真菌ITS2测序技术，系统追踪碳氮动态和真菌群落演替。

凋落物分解与氮素转移

经过6个月降解，两种网袋凋落物质量损失达70%以上。2毫米网袋初期分解更快，且出现土壤大量侵入现象。37微米网袋的凋落物氮浓度显著上升，C/N比从19降至12，而15N同位素特征保持稳定，证明微生物活动导致氮素滞留。细根在3个月后侵入所有网袋，其中37微米网袋内根系15N丰度(1.23±0.07 APE)与凋落物(1.36±0.12 APE)高度一致，显示根系直接吸收凋落物衍生氮素。

真菌群落演替规律

PERMANOVA分析表明真菌组成随时间发生显著变化（p<0.05）。早期（1个月）以赤壳目(Hypocreales)为主，其丰度与较高C/N比正相关；后期（3-6个月）粪壳菌目(Sordariales)、格孢腔菌目(Pleosporales)等纤维素降解类群成为优势菌。值得关注的是，丛枝菌根真菌(AMF)的OTU丰富度从初始9个增至89个，与C/N比下降呈现显著负相关（Spearman系数-0.645, p=0.001）。

功能群落的生态转换

多营养型真菌（如镰刀菌Fusarium sp.）和病原菌在早期占主导，其丰度与网袋内氮总量正相关（p<0.01）。后期腐生菌和未分类真菌数量激增，后者与凋落物碳浓度显著负相关（p=0.002）。优势物种分析发现ASV_00003（木霉Trichoderma sp.）等4个分类单元贯穿整个分解过程，显示其具有核心生态位。

本研究通过15N标记技术首次证实油棕凋落物分解能有效促进氮素循环和AMF多样性恢复。真菌群落从多营养型/病原性向腐生型/菌根共生型的演替规律，为可持续农业管理提供理论依据。尽管早期降解阶段存在病原菌风险，但拮抗菌群的自然调控作用暗示着生态平衡潜力。这项发表于《Plant and Soil》的研究成果，为热带种植园生态系统功能恢复提供了微生物学层面的解决方案。