优势树种-菌根共生关系丧失对土壤真菌多样性及群落结构的级联效应

这篇研究通过长期橡树环剥实验揭示，优势树种（橡树）死亡导致土壤真菌群落从外生菌根真菌(ECM)主导转向腐生真菌为主，α多样性显著增加32%（OG100）和17%（OG50），土壤pH和碳氮比(C:N)驱动20%的群落变异，为森林生态系统响应病原压力提供了关键机制解析。

　　

引言

森林生态系统中地上与地下组分的互作深刻影响生物地球化学循环。外生菌根真菌(ECM)与橡树(Quercus spp.)的共生关系通过正密度依赖维持其生态优势，但北美东部橡树林正面临枯萎病(Bretziella fagacearum)等病原威胁。研究利用纽约黑岩森林14年橡树环剥实验，模拟大规模宿主死亡对土壤真菌群落的影响，揭示ECM衰退如何重塑地下生态网络。

材料与方法

实验设计包含4种处理：100%橡树环剥(OG₁₀₀)、50%环剥(OG₅₀)、非橡树环剥(N)和对照(C)。通过ITS1F/ITS2引物测序分析土壤真菌群落，结合FUNGuild功能注释。土壤化学指标（pH、NH₄⁺、C:N）与冗余分析(RDA)关联群落变异。

结果

多样性变化

OG₁₀₀处理使真菌ASV丰富度和香农指数分别提升32%和17%，OG₅₀仅显著增加香农指数。非橡树处理(N)未引发类似效应，证实变化源于橡树特异性丧失而非普通干扰。

群落重构

ECM绝对丰度在OG₁₀₀中下降最显著，Agaricomycetes类群被Archaeorhizomycetes取代（Spearman秩相关ρ=?0.48）。这类疑似腐生菌可能通过岩石风化参与新成土过程。

环境驱动

RDA显示pH解释73%的群落变异（p<0.001），橡树凋落物减少可能降低单宁酸对腐生菌的抑制。C:N比(28%)和铵态氮(14%)亦有显著影响，但光照差异经9年恢复后影响微弱。

讨论

生态级联效应

橡树死亡通过三重机制改变真菌群落：

1. 宿主根系消失直接削减ECM栖息地

2. 木质残体输入支撑腐生菌扩张

3. 凋落物化学性质改变（如pH上升）释放竞争抑制

长期启示

与加州栎树猝死案例不同，本研究未发现丛枝菌根(AM)真菌补偿现象，可能因测序引物对Glomeromycota扩增效率低。土壤呼吸数据表明ECM崩溃后3年达到新平衡，但有机碳积累可能随腐生菌主导而改变。

应用价值

研究为东部硬木林应对病原入侵提供预警：若橡树衰退持续，土壤将经历从"ECM抑制型"向"腐生主导型"转变，可能加速分解速率但降低碳封存潜力。未来需结合RNA测序区分活跃菌群，并追踪AM关联树种（如枫树）的定植动态。