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为探究针叶人工林树种自然定居对地下生态系统的影响，研究人员对比自然定居阔叶树的杉木林（NFs）与纯杉木林（PFs），分析土壤化学性质、酶活性、微生物群落等。发现 NFs 部分养分和酶活性提升，但微生物丰度等降低，揭示自然定居的潜在影响，具森林管理意义。
在亚热带森林生态系统中，杉木人工林作为重要的林木资源，虽具备较高的木材生产能力，却面临着单一树种导致的土壤肥力下降、生态系统脆弱等问题。人工混交林模式虽被广泛认可，但自然状态下阔叶树在杉木林中的定居对地下生态系统的影响尚不明确。土壤微生物作为土壤生态系统的 “晴雨表”，其群落结构与功能的变化直接关系到物质循环和能量流动。然而，目前关于杉木林自然定居阔叶树后土壤微生物、胞外酶活性及代谢物的研究仍存在空白，亟待深入探索。
为填补这一研究空白，来自中国的研究人员针对江西省景德镇县的杉木人工林开展了相关研究。该研究区域属于典型的亚热带湿润季风气候，土壤为红壤土，研究选取了 25 年和 35 年林龄、自然定居阔叶树的杉木林（NFs）及纯杉木林（PFs）作为研究对象，旨在揭示阔叶树自然定居对土壤生态系统的影响机制。研究成果发表在《Applied Soil Ecology》，为亚热带森林管理提供了重要的科学依据。
研究主要采用了以下关键技术方法：在样地调查方面，设置 20 个样地，记录木本植物物种组成、杉木密度、胸径等地上特征；在土壤分析中，测定土壤化学性质（如有效氮 AN、溶解有机碳 DOC、pH）、胞外酶活性（如转化酶 INV、过氧化物酶 POD、脲酶 URE、纤维二糖水解酶、β- 纤维二糖苷酶、酸性磷酸酶）；通过高通量测序分析微生物群落组成，检测细菌、真菌、nifH 和 phoD 基因拷贝数，鉴定莫替菌门（Mortierellomycota）和子囊菌门（Ascomycota）等类群；利用代谢组学技术分析土壤代谢物组成，同时结合 PLS-PM 模型探讨各因素间的相关性。
地上特征差异
研究发现，在 25 年和 35 年林龄下，NFs 与 PFs 的杉木密度、胸高、生物量及胸径（DBH）无显著差异，但 NFs 的木本植物物种多样性（WSDiv）及非杉木木本植物密度显著更高，表明阔叶树自然定居显著提升了林下植物多样性。
土壤化学性质与酶活性变化
与 PFs 相比，NFs 的土壤有效氮（AN）、溶解有机碳（DOC）含量分别增加 14.5%–21.5%、66.8%–81.9%，转化酶（INV）、过氧化物酶（POD）、脲酶（URE）活性分别提升 158.0%–331.3%、13.3%–24.1%、21.5%–29.9%，显示阔叶树定居促进了养分积累和部分酶活性。然而，土壤 pH 下降 3.6%–12.1%，纤维二糖水解酶、β- 纤维二糖苷酶、酸性磷酸酶活性降低 12.4%–13.6%、21.6%–25.1%、17.3%–17.4%，且土壤多功能性未显著改变，与研究假设不完全一致。
微生物群落与代谢组特征
NFs 中莫替菌门（Mortierellomycota）丰度显著升高，但细菌、真菌总拷贝数及子囊菌门（Ascomycota）丰度降低，nifH 和 phoD 功能基因拷贝数减少，微生物网络复杂性下降。代谢组分析显示，NFs 中油酰胺、亚油酰胺、肾上腺酰乙醇酰胺等代谢物含量增加，且这些生物与非生物因子大多与 WSDiv 显著相关。PLS-PM 模型表明，WSDiv 升高通过促进 AN 和特定代谢物积累，降低土壤 pH，进而抑制土壤微生物生长，揭示了阔叶树定居对土壤微生物的潜在负向效应。
研究结论表明，阔叶树自然定居虽能提高杉木林土壤部分养分含量和酶活性，却会降低土壤 pH 并抑制微生物丰度及网络复杂性，这种效应与木本植物物种多样性（WSDiv）的升高密切相关。研究结果挑战了 “多样性提升必然促进微生物功能” 的传统认知，提示在森林管理中需合理调控林下植物多样性，以维持土壤微生物生态平衡。该研究为亚热带人工林的可持续经营提供了新视角，强调在追求物种多样性的同时，需关注其对土壤微生态的复杂影响，为优化森林结构、提升生态系统稳定性提供了科学依据。
