探秘亚热带杉木林:地下真菌功能群多样性与树木生长的奇妙关联及对森林可持续管理的启示

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Applied Soil Ecology 4.8

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  为探究杉木(Cunninghamia lanceolata)生长与地下真菌多样性及功能群关系,研究人员调查 9 个杉木林。结果显示土壤真菌功能群多样性更高,土壤性质和酶活性影响真菌结构,树生长与真菌相互作用受土壤因素调节。该研究为杉木林可持续管理提供依据。

  
在神秘的森林世界里,土壤中的真菌就像一群隐藏的 “幕后英雄”,默默地影响着树木的生长、土壤的健康以及整个生态系统的平衡。土壤真菌多种多样,分为腐生菌(saprotrophs)、病原菌(pathotrophs)和共生菌(symbiotrophs)等不同功能群 。腐生菌能分解植物残体,让营养物质重新回到生态循环中;共生菌可以和植物根系合作,帮助植物更好地吸收水分和养分,增强植物抵抗外界压力的能力;而病原菌要是大量繁殖,就会威胁植物的健康。

以往,科学家们研究植物和真菌的关系时,要么把真菌当作一个整体,要么只是从大的分类或进化角度去分析,很少深入探究不同功能群的具体作用。而且,之前的研究大多集中在寒温带、温带和热带森林,对于亚热带人工林的研究少之又少。

杉木(Cunninghamia lanceolata)可是亚热带森林里的 “明星树种”,在中国人工林面积里占比高达 17.33%,在全球也有 7.56%。这么重要的树种,想要让它长得好,维持森林生态系统稳定,就必须搞清楚生物和非生物因素是怎么相互作用影响它生长的。

于是,来自国内的研究人员踏上了探索之旅。他们在福建选取了 9 个有代表性的杉木人工林,分布在不同的国有林场。研究人员全面分析了土壤的各种性质,像酸碱度(pH)、各种养分含量等;还研究了树根和根际土壤里真菌群落的多样性、真菌生物量(用磷脂脂肪酸,即 PLFAs 来衡量),以及杉木的生长情况(通过基面积和生长增量来评估)。这项研究成果发表在了《Applied Soil Ecology》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先是采样技术,在多个杉木人工林的不同位点采集土壤和根系样本;然后通过高通量测序技术,分析样本中的真菌群落;借助 FUNGuild 和 FungalTraits 等参考数据库,确定真菌的功能群;同时,测定土壤的理化性质以及土壤酶活性,以此探究土壤因素与真菌功能群之间的关系。

下面来看看具体的研究结果:

  • 真菌功能群多样性:通过操作分类单元(OTU)丰富度定量评估多样性,发现栖息地和位点因素对土壤和根系相关真菌功能群多样性影响显著(P < 0.001)。土壤样本中的总真菌及其功能群多样性明显高于树根样本。
  • 影响真菌功能群多样性的因素:在根系栖息地,土壤铵态氮(NH4+-N)含量和酸性磷酸酶(ACP)分别是腐生菌和病原菌多样性的主要驱动因素(P < 0.01)。而土壤有效磷(AP)是土壤中腐生菌和病原菌多样性的最强预测因子(P < 0.01)。此外,土壤 pH 是根系和土壤栖息地中共生菌多样性以及土壤栖息地真菌生物量的最重要决定因素(P < 0.01)。
  • 树木生长与真菌的关系:树木生长和真菌功能群或类群之间的相互作用,受到土壤性质和酶活性的复杂调节。

综合研究结论和讨论部分,这次研究意义重大。它发现土壤 AP 含量和 pH 的变化,有可能改变土壤真菌功能群的结构,增加真菌生物量,最终和杉木的生长产生关联。这就好比找到了一把 “钥匙”,为杉木人工林的可持续管理策略提供了宝贵的思路。研究人员可以根据这些发现,调整土壤的性质,比如合理施肥提高 AP 含量、调节土壤 pH,来优化土壤真菌群落,促进杉木更好地生长,从而保护这片重要的森林生态系统,为生态环境和经济发展做出更大的贡献。

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