丛枝菌根真菌与本土土壤微生物组的互作对煤矿区土壤早期恢复的影响机制研究

本研究针对煤矿开采后土壤生态恢复难题，创新性地探究了丛枝菌根真菌(AMF)联合接种对土壤微生物群落动态及土壤质量的影响。研究人员通过构建不同物种丰富度(4/8/16种)和科属组成(Acaulosporaceae/Gigasporaceae)的AMF菌群，结合16S rRNA测序和土壤指标分析，发现长期自然恢复(15年)比短期恢复(2年)更显著改善土壤结构，而AMF接种虽未显著提升土壤参数，但通过调节Myxococcota等关键菌群促进了微生物互作。该成果为矿区生态修复中微生物群落调控提供了新思路，发表于《Mycorrhiza》。

　　

煤矿开采如同给大地动了一场"外科手术"，留下的不仅是裸露的伤疤，更是土壤生态系统的崩溃。在巴西锡德罗波利斯矿区，即使经过2年的植被恢复，土壤依然像"失忆"的病人，难以重建原有的微生物社交网络。这其中，丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)作为植物根系的"超级联系人"，能与72%的陆生植物形成共生关系，却在这场生态修复中扮演着谜一般的角色——它们究竟是与本土微生物携手重建家园，还是各自为政？

来自捷克科学院微生物研究所的Caroline Krug Vieira团队在《Mycorrhiza》发表的研究，就像一部微生物世界的"纪录片"。研究人员选取了2年(2Y)和15年(15Y)两个恢复阶段的矿区土壤，以及邻近的次生林(SSF)作为参照，设计了一场精妙的"菌根派对"。他们不仅邀请了不同家族的AMF（包括擅长逆境求生的Acaulosporaceae和资源掠夺高手Gigasporaceae），还调配了4种、8种和16种的混合菌群，观察这些"外来嘉宾"如何影响本土微生物社区的"社交动态"。

研究采用温室微宇宙实验，以高菌根依赖性植物旗草(Urochloa brizantha)为宿主，通过孢子计数、根定殖率评估和16S rRNA基因测序等技术，结合β-葡萄糖苷酶活性、易提取球囊霉素(EE-GRSP)等11项土壤指标检测，构建了AMF-细菌-土壤功能的立体关系网。

AMF接种对土壤参数的影响

就像精准的"土壤医生"，研究发现15Y恢复区已自发形成健康"体征"：微生物生物量碳(C-MB)达1081.3 mg/kg，是2Y的3倍；代谢熵(qCO₂)降至3.3 mg C-CO₂ kg^-1 h^-1，显示微生物"工作效率"显著提升。而AMF接种如同"温和的调理师"，仅在2Y土壤中使酸磷酸酶活性提升至1054.4 μg p-硝基苯酚 g^-1 h^-1，这或许与Haliangium等 predatory bacteria的增殖有关。

微生物群落的戏剧性响应

16S rRNA测序揭开了"菌根效应"的微观图景：在2Y土壤中，8种AMF混合接种(AM consortium5)像"社交催化剂"，使粘细菌目(Myxococcota)的Haliangium等捕食者显著增加。而Glomeraceae主导的接种则激活了Verrucomicrobiota中的Pedosphaeraceae，这些变化如同微生物版的"蝴蝶效应"，通过营养级联重塑群落结构。

菌根定殖的生存智慧

15Y站点展现出80%的高定殖率，而SSF仅45.3%。令人惊讶的是，16种AMF混合接种在SSF中成功"逆袭"，使定殖率提升66%，暗示复杂菌群在稳定环境中更具竞争优势。但孢子计数却讲述另一个故事：2Y站点凭借Paraglomus sp.的超强繁殖力，孢子数达1936个/50g土，是15Y的30倍，印证了"机会主义者"在早期恢复中的统治地位。

这项研究打破了"单一菌剂包治百病"的幻想，揭示土壤恢复是场"微生物接力赛"：初期靠Paraglomeraceae等"先锋部队"稳定阵地，后期由Glomeraceae等"专业团队"提升功能。虽然AMF接种未能立竿见影改善土壤质量，但其对Myxococcota等关键功能菌群的调控，如同为土壤装上了"生态加速器"。该成果为矿区修复提供了新范式——尊重微生物群落的自然演替规律，在适当阶段引入多样性AMF菌群，或许比盲目接种更有效。正如研究者所言："土壤恢复不是简单的种树施肥，而是重建一个看不见的微生物共和国。"