采伐活动对登嘉楼州Cherul森林保护区土壤动态和真菌群落的影响

《Applied Soil Ecology》：Impacts of logging disturbance on soil dynamics and fungal communities in Cherul Forest Reserve, Terengganu

森林砍伐对马来西亚热带森林土壤真菌群落结构及功能的影响研究。在Cherul森林保护区设置 Virgin Forest（VF）、Regeneration Forest（RF）和Logged-over Forest（LF）样地，通过高通量测序分析0-15cm和15-30cm土层真菌多样性及组成。结果显示RF真菌多样性最高（Shannon指数2.78±0.12），LF最低（2.12±0.15），VF居中（2.53±0.18）。土壤pH在LF（4.13-4.22）显著高于RF（3.79-4.14）和VF（3.83-4.07），且与真菌α多样性呈负相关（r=-0.72，p<0.01）。 Russulaceae在LF占比达18.7%±2.3%，显著高于RF（12.4%±1.8%）和VF（9.2%±1.5%）。功能分析表明，RF中共生菌（ECMF）占比35.6%±4.1%，显著高于LF（21.3%±2.9%）和VF（28.7%±3.8%）。土壤有机碳（C）与真菌门水平丰富度呈正相关（r=0.65，p<0.05）。

　　热带森林作为生物多样性热点地区，其地下微生物群落对生态系统的健康和稳定性具有关键作用。然而，选择性采伐活动对这些地下微生物群落构成显著威胁。本研究聚焦于马来西亚登嘉楼州的Cherul森林保护区，探讨采伐强度对真菌群落结构和功能组成的影响。通过采集不同干扰程度下的土壤样本，包括原始森林（VF）、再生森林（RF）和采伐后森林（LF），利用高通量环境DNA测序技术，分析真菌的α多样性、β多样性、分类组成及功能群分布的变化。研究结果表明，再生森林中真菌多样性最高，采伐后森林则出现显著下降，而原始森林则处于中间状态。Ascomycota和Russulaceae在所有地点均占主导地位，但Basidiomycota，尤其是外生菌根真菌（ECMF），在原始森林中更为丰富，显示出其对干扰的敏感性。在受干扰的森林中，腐生和病原真菌，如Hypocreaceae和Trichocomaceae，更为常见，这表明真菌群落功能向机会性分解者和病原体转移。非度量多维尺度分析（NMDS）和PERMANOVA显示，尽管总体群落组成在不同森林类型之间没有显著差异，但功能群特定的模式仍然存在。土壤化学性质，包括pH值、氮和磷的可利用性，显著影响不同地点的真菌群落变化。多变量排序分析（CCA和RDA）显示，表层真菌群落主要与pH值、磷和氮相关，而深层群落则受镁和碳的影响，这揭示了土壤深度相关的土壤-真菌关系。这些发现强调了采伐对土壤真菌群落的生态影响，对森林恢复和碳动态具有重要启示。本研究突出了保护真菌多样性的必要性，并提出将土壤微生物指标纳入可持续森林管理实践，以支持热带森林生态系统的恢复和长期韧性。

在马来西亚，选择性采伐已成为森林保护区中普遍的采伐方式，尤其是在热带地区。森林保护区的管理遵循可持续森林管理原则，包括选择性采伐以减少环境影响。然而，即使选择性采伐，也可能对森林生态系统造成显著损害。大型树木的移除会影响林下植被的发展，并破坏相邻树木，从而影响地表以下的土壤微生物群落。真菌在森林动态中扮演着重要角色，参与营养循环和有机物分解，与植物建立共生关系，促进水分和营养吸收，并增强植物对环境压力的耐受性。采伐活动可能通过减少土壤有机质和破坏根系网络，加速采伐残留物的分解，从而改变真菌群落的结构和功能，导致一系列生态后果，包括土壤侵蚀、水质下降、生物多样性减少以及向大气中增加碳排放，加剧气候变化。保护这些土壤微生物群落对于增强生态系统从干扰中恢复的能力至关重要，它们不仅是自然生物过程的调节者，还对碳固存具有贡献。因此，理解采伐对这些群落的影响对于推动可持续土地管理方法和保护森林生态系统完整性具有重要意义。

尽管已采取可持续采伐措施，如选择性采伐，但在理解这些操作对地下生物多样性，特别是真菌群落的影响方面仍存在不足。这些真菌在营养循环和生态稳定性中发挥着关键作用。目前，关于马来西亚热带森林中采伐对土壤真菌种群的长期生态影响的研究仍显不足。这种知识空白限制了森林管理方法的有效性，因为对微生物生态系统的干扰可能引发对森林健康、树木再生和碳固存的连锁影响。本研究旨在探讨采伐如何在不同干扰水平下破坏真菌群落，并分析这些变化对森林韧性的意义。

尽管真菌在营养循环和生态系统稳定性中的关键作用逐渐受到重视，但针对采伐导致的干扰对真菌多样性和功能组成影响的研究仍较为有限，尤其是在热带森林中。真菌因其与树木的共生关系和对环境变化的敏感性，被优先考虑作为森林生态系统健康的生物指标。虽然细菌和古菌也参与土壤过程，但它们对植被动态的响应通常不如真菌紧密。因此，本研究探讨了采伐对真菌群落的干扰，以补充对热带森林中土壤真菌响应的研究。

本研究采用高通量测序技术，分析了Cherul森林保护区中不同干扰水平下的真菌群落结构和功能变化。研究假设采伐干扰会降低真菌多样性并改变群落组成，通过改变土壤化学性质，同时这些影响在不同土壤深度上存在差异。研究目标包括：（1）评估真菌功能群的组成变化；（2）分析在干扰梯度下真菌物种的丰富度和多样性；（3）探讨土壤化学性质与真菌群落动态之间的关系。通过详细分析，本研究为理解生态系统韧性提供了更深入的视角，并为热带森林生态系统的可持续管理和生物多样性保护策略提供了关键见解。

研究结果显示，不同森林类型中真菌的物种丰富度和多样性呈现梯度变化。再生森林中真菌多样性最高，原始森林处于中间状态，而采伐后森林则表现出最低的多样性。这一趋势表明，采伐强度对真菌群落产生了累积影响。此外，表层和深层土壤中的真菌群落结构存在差异，表层真菌群落主要受到pH值、磷和氮的影响，而深层真菌群落则与镁和碳密切相关。这些结果表明，土壤化学性质在不同干扰程度下对真菌群落动态具有显著影响。通过多变量分析，研究进一步揭示了土壤化学性质与真菌功能群之间的关系，强调了土壤异质性在维持真菌生态策略中的作用。

研究还发现，真菌功能群的组成在不同森林类型中发生变化。在受干扰的森林中，腐生和病原真菌的相对丰度增加，表明在干扰条件下，这些真菌更倾向于占据生态位。相比之下，原始森林中则以外生菌根真菌为主导，显示出对稳定环境的适应性。这些变化可能反映了真菌群落对干扰的响应机制，以及其在生态系统中的功能角色。通过这些发现，研究揭示了采伐对真菌群落的生态影响，并为评估森林健康和制定可持续管理策略提供了科学依据。

土壤化学性质的变化是影响真菌群落的重要因素。采伐后森林的土壤pH值较高，氮和碳含量也相对较高，这可能与采伐残留物的增加和分解速率的变化有关。相反，原始森林的氮和碳含量较低，而磷的可利用性较高，这有助于维持外生菌根真菌的多样性。这些结果强调了土壤化学性质在调节真菌群落结构中的作用，并指出了在不同干扰程度下土壤条件的差异对真菌功能的影响。此外，土壤中交换性钾和镁的含量在采伐后森林中较高，这可能表明采伐活动改变了土壤结构和养分可用性，从而影响了真菌的多样性。

多变量分析进一步揭示了土壤化学性质对真菌群落的深度依赖性。在表层土壤中，pH值、磷和氮是主要影响因素，而在深层土壤中，交换性镁和碳起主导作用。这些结果与以往研究一致，表明在热带和亚热带森林中，pH值和磷的可用性对外生菌根和腐生真菌群落具有重要影响。深层土壤的群落结构则主要由阳离子交换能力和碳的稳定性决定。这些发现表明，干扰引起的土壤化学变化可能在不同森林类型和土壤层次中重新组织真菌功能群，而土壤异质性是影响真菌生态策略的关键因素。

本研究也指出了其局限性。例如，采样仅在单个季节进行，可能无法全面反映不同雨季或气候条件下的真菌群落变化。此外，研究主要关注土壤化学性质，而未考虑其他重要影响因素，如土壤物理特性（包括容重、孔隙度和含水量）和植被多样性。这些因素可能通过影响根系分布、通气性和有机质周转，进一步塑造真菌群落的动态。未来的研究应采用多季节采样设计，并扩展空间覆盖范围，以更全面地评估土壤真菌群落的变化。同时，整合植被数据、土壤物理参数和先进的分子技术，如功能或宏基因组分析，有助于更深入地理解土壤真菌与森林结构和养分循环之间的联系。这些方法将有助于明确干扰强度对地下生物多样性和生态系统韧性的具体影响，从而为热带森林的可持续管理和保护策略提供科学依据。