单作与混交林根际微生物群落比较分析：结构功能特征及其生态调控机制

本研究通过比较马尾松（P. massoniana）-麻栎（Q. acutissima）混交林与纯林的根际微生物群落，揭示了混交系统通过提升土壤养分（TP/AP/AN/SOC）驱动核心菌群（Proteobacteria/Basidiomycota）富集，并增强微生物网络连通性的生态机制。研究采用宏基因组测序和共现网络分析，证实混交林形成功能特化的微生物群落，为人工林土壤生态功能改良提供理论依据。

　　

1 引言

作为植物-土壤互作的关键界面，根际微环境通过根系分泌物和微生物活动驱动森林生态系统的养分循环。研究表明，混交林相较纯林能显著改变土壤微生物群落结构，但现有研究多忽视根际与非根际土壤的差异响应。马尾松作为亚热带先锋树种，其纯林连作易导致地力衰退，而引入麻栎形成的混交系统可通过凋落物动态和根系分泌物调控土壤C/N/P化学计量比。

2 材料与方法

研究在河南信阳南湾实验林场开展，对比47年生马尾松纯林、42年生麻栎纯林及两者混交林。采集根际与非根际土壤（0-30 cm）测定pH、有机碳（SOC）、氮磷钾含量及微生物群落。采用Illumina Dnbseq-T7平台进行宏基因组测序，通过MEGAHIT组装和COG/KEGG注释分析功能基因，并构建微生物共现网络。

3 结果

3.1 土壤指标

混交林根际土壤的TP、AP、AN含量显著高于纯林（p<0.05），其中AP较麻栎纯林提升51.4%。SOC和TN在混交林中也呈现显著富集，但pH降低0.3-0.5个单位，可能与根系分泌有机酸有关。

3.2 微生物组成

细菌群落以Proteobacteria（29.1-39.1%）和Acidobacteria（28.2-36.5%）为主，真菌以Basidiomycota（66.1-84.2%）占优。混交林根际的Proteobacteria相对丰度较纯林提升12.6-20.5%，Actinobacteria增加14.6-15.6%。

3.3 网络分析

混交林根际细菌网络连接数较纯林高71.2%，Proteobacteria和Acidobacteria成为关键枢纽节点。真菌网络中Basidiomycota通过木质素降解酶（如锰过氧化物酶）驱动有机质转化，其与土壤AP含量呈显著正相关（RDA1=69.6%）。

4 讨论

混交林通过凋落物多样性提升和根系分泌物协同作用，形成"根际激发效应"：

• 细菌层面：Acidobacteria的寡营养策略与Proteobacteria的富营养偏好形成互补，加速SOC矿化
• 真菌层面：Basidiomycota通过CAZymes酶系破解难降解有机物，其菌丝网络同时促进磷活化
• 生态功能：微生物网络鲁棒性增强，体现在混交林共现网络平均度（degree）提升38.5-71.2%

5 展望

未来需结合宏转录组解析功能基因时序表达，并开发合成微生物群落验证关键菌群互作机制。本研究为亚热带人工林近自然化改造提供了微生物组学层面的理论支撑。