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为探究土壤微生物关键类群对土壤多功能性(Soil multifunctionality)的影响机制,研究人员分析中国南方亚热带森林土壤微生物群落结构等,识别细菌和真菌关键类群。结果显示不同森林土壤多功能性有差异,真菌关键类群影响显著。为森林生态管理提供科学依据。
在神秘的森林世界里,土壤就像一个隐藏着无数秘密的宝藏库,它的多功能性对整个生态系统的健康和稳定起着至关重要的作用。土壤不仅支撑着植物的生长,参与养分循环,还守护着生物多样性。土壤微生物作为其中的 “小精灵”,在分解有机物、循环氮磷等养分以及储存碳等过程中发挥着关键作用。然而,目前人们对土壤微生物群落结构与土壤多功能性之间的复杂联系了解还不够深入,尤其是关键微生物类群在这一过程中扮演的角色,更是迷雾重重。为了揭开这些谜团,来自广西相关研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。
这项研究聚焦于亚热带典型次生林的土壤多功能性。研究人员通过分析土壤性质和微生物群落,试图找出影响土壤多功能性的主要因素,明确微生物关键类群在森林生态系统中的作用以及它们预测土壤多功能性的能力。该研究成果发表在《Applied Soil Ecology》上,为森林生态系统的可持续管理提供了重要的科学依据。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,选取广西百色市乐业县国有雅长林场的阔叶林、针叶林和针阔混交林作为研究对象获取土壤样本;然后,测定土壤化学性质、酶活性和微生物生物量;接着,构建共现网络以识别细菌和真菌的关键类群;最后,利用偏最小二乘法路径模型(PLS-PM)探究不同微生物类群对土壤多功能性的影响。
研究结果如下:
- 土壤化学性质、酶活性和微生物生物量:三种森林类型的土壤化学性质和酶活性存在显著差异(p<0.05)。阔叶林(BF)土壤的有机碳(SOC)、总氮(TN)、硝态氮(NO3?-N )和速效钾(AK)含量高于针阔混交林(CBF)和针叶林(CF)土壤,而后两者的铵态氮(NH4+-N)含量较高。CF 土壤脲酶(Ure)活性较低,但木聚糖酶(XYL)活性最高。混交林土壤的蔗糖酶(S-SC)活性显著高于纯林土壤。
- 不同林分的土壤多功能性:不同林分的土壤多功能性存在显著差异(p<0.05),表现为 BF>CBF>CF。这表明阔叶林土壤的养分循环更活跃,肥力更高,可能是因为其丰富的落叶和根系分泌物增加了土壤有机质和养分的有效性;而针叶林的凋落物分解速率较慢。
- 微生物群落结构与土壤多功能性的关系:通过共现网络分析发现,与细菌群落相比,森林生态系统中的土壤真菌微生物网络具有更多的节点和更高的模块聚集度。真菌群落的类型异质性更强,真菌关键类群对土壤生态系统的多方面功能能力有显著影响 。PLS-PM 分析进一步证实,土壤性质(SOC、TN 和微生物生物量碳 MBC)和真菌关键类群多样性(r = 0.319,p < 0.05)对土壤多功能性有显著的直接影响。对总效应的分析强调,真菌关键类群多样性和土壤性质是土壤多功能性的关键决定因素。
研究结论表明,不同森林类型的土壤多功能性存在显著差异,阔叶林的多功能性最高,其次是混交林,针叶林最低。这些差异与真菌群落结构的变化密切相关,真菌群落相比细菌群落具有更高的组成多样性和连通性。该研究强调了真菌关键物种在控制森林生态系统土壤多功能性方面的重要意义,促进真菌关键类群的多样性和丰度对于维持和增强土壤多功能性至关重要,这有助于保障森林生态系统的健康和生产力,为森林资源在全球环境变化背景下持续为人类社会提供重要的生态服务奠定了理论基础。