地中海阿勒颇松人工林短期疏伐对土壤腐生和外生菌根真菌群落的影响

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Plant and Soil 3.9

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  为探究宿主树木遗传和疏伐对土壤真菌群落的影响,研究人员以地中海阿勒颇松 5 个生态型 20 个种群为对象,分析疏伐前后土壤真菌变化。发现疏伐后腐生菌丰富度和多样性部分生态型显著增加,外生菌根(ECM)群落无显著变化,为森林管理提供依据。

  
森林土壤中的真菌群落如同看不见的地下网络,默默支撑着树木的生长与生态系统的平衡。其中,外生菌根真菌(ECM)通过与植物根系形成共生体,帮助树木吸收养分,而腐生真菌则负责分解有机物,推动碳氮循环。然而,宿主树木的遗传差异如何塑造这些真菌群落?森林管理措施如疏伐,又会对它们产生怎样的短期影响?这些问题在 Mediterranean 森林生态研究中一直备受关注,尤其是在气候变化加剧、干旱和火灾频发的背景下,理解树木与真菌的互作机制对维持森林韧性至关重要。

西班牙莱里达大学(University of Lleida)等机构的研究人员,以地中海地区分布最广的树种之一 —— 阿勒颇松(Pinus halepensis)为研究对象,开展了一项长期实验。他们利用建立于 1996 年的人工林实验园(位于西班牙东部),选取代表 5 个生态型的 20 个种群,分析了 50% 疏伐处理前后土壤真菌群落的动态变化,相关成果发表在《Plant and Soil》。

研究采用了高通量测序技术对土壤真菌的 ITS2 区域进行分析,并结合生态统计方法(如非度量多维尺度分析 NMDS、置换多元方差分析 PMAV),比较了疏伐前后外生菌根真菌和腐生真菌的群落组成、丰富度及多样性差异。实验设置了 3 个重复区块,在疏伐前(2019 年 10 月)和疏伐后一年(2020 年 10 月)采集土壤样本,共获得 119 份有效样本用于后续分析。

研究结果


疏伐前真菌群落差异


研究发现,疏伐前 5 个生态型的土壤外生菌根真菌和腐生真菌群落在组成、丰富度及多样性上均无显著差异。外生菌根真菌群落中,Inocybe、Tuber、Geopora 等属占主导地位,而腐生真菌群落则以 Knufia、Zygorhynchus、Mortierella 为主。尽管少数物种(如 Inocybe sp.)与特定生态型相关,但整体群落结构未体现出生态型分化的影响。

疏伐对真菌群落的短期效应


疏伐一年后,腐生真菌群落的整体组成发生显著变化(P<0.001),疏伐解释了 22% 的群落变异。具体而言,Dry-Summer/Semiarid/Cold(DSC)、Dry-Summer/Semiarid/Temperate(DST)和 Wet-Summer/Semiarid/Temperate(WST)这 3 个半干旱生态型的腐生真菌丰富度显著增加,其中 DSC 生态型的多样性也显著提升。与之形成对比的是,外生菌根真菌群落对疏伐响应微弱,仅 Suillus 属相对丰度显著增加,Tomentella 属显著减少,整体多样性和组成未发生显著变化。

功能群响应差异的机制


腐生真菌的活跃响应可能与疏伐后土壤微环境改变和资源可及性增加有关。疏伐减少了林木竞争,光照和凋落物输入的变化可能促进了腐生真菌对新生有机底物的利用。而外生菌根真菌群落的稳定性,可能与其与宿主根系的紧密共生关系有关,短期扰动下仍能维持功能稳态。

结论与意义


该研究表明,阿勒颇松的遗传分化对土壤外生菌根和腐生真菌群落的塑造作用有限,而疏伐处理会引发腐生真菌群落的快速调整,凸显了其对短期干扰的敏感性和资源利用能力。外生菌根真菌群落的稳定性则为树木在干扰下的养分吸收提供了保障。这些发现为 Mediterranean 森林管理提供了重要依据:适度疏伐可能通过促进腐生真菌多样性,增强土壤碳循环效率,同时维持外生菌根共生体系的稳定,提升森林对气候变化的适应能力。

研究首次在 intraspecific 水平上揭示了疏伐对真菌功能群的差异化影响,填补了相关领域的研究空白,也为未来结合根系微生物组和树木适应性的研究提供了新方向。

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