土地利用强度对森林和草地特异性土壤真菌群落的影响机制研究

这篇研究通过分析德国300个森林和草地样地的土壤真菌群落数据，揭示了土地利用强度（LUI）与环境因子对土壤真菌多样性及组成的差异化影响。研究发现森林真菌群落对LUI变化表现出更强的稳定性（Basidiomycota/Ascomycota比例升高），而草地真菌（如Mortierellomycota和Glomeromycota）对管理措施更敏感（R>0.6, p<0.005）。该研究首次在欧洲尺度上系统比较了两种生态系统土壤真菌的响应模式，为土地管理策略提供了微生物学依据。

　　

引言

土地利用强度（LUI）是陆地生态系统生物多样性丧失的关键驱动因素，但其对欧洲主要生物群落（森林和草地）土壤真菌的影响机制尚不明确。作为养分循环和碳封存的核心参与者，土壤真菌在两类生态系统中呈现显著分化：森林以外生菌根真菌（EMF）为主导，而草地以丛枝菌根真菌（AMF）为主。本研究通过德国生物多样性探索平台的300个样地数据，首次系统解析了LUI与环境变量对两类生态系统真菌群落的交互影响。

材料与方法

研究选取德国三大地理区域（施瓦本侏罗、海尼希-迪恩、绍尔夫海德-科林）的150个森林和150个草地样地，采用标准化土壤采样和ITS2高通量测序技术。LUI通过管理指数量化并分为高、中、低三级，土壤理化性质（pH、有机碳、氮磷含量）和生物气候变量（土壤温湿度）同步测定。数据分析采用混合效应模型、β多样性分解和指示物种分析（INDVAL指数）等方法。

结果

环境特征差异

草地样地的土壤温度振幅显著高于森林（p<0.01），且低LUI草地的土壤温湿度呈负相关（R=-0.45），而森林土壤pH与碳氮含量紧密关联（R>0.6）。

真菌群落响应

• 多样性：草地真菌丰富度随LUI升高而增加（N1=87.6→92.5），森林则保持稳定

• 组成：高LUI森林中Basidiomycota/Ascomycota比例上升，病原菌（如Fusarium）丰度增加3倍

• 指示物种：Leotiomycetes和Sordariomycetes在森林高低LUI下均为指示类群（R>0.55），草地高LUI则富集Mortierellomycota

环境驱动

土壤理化性质解释31.9%的群落变异（adj R²），显著高于LUI的贡献（2%）。森林低LUI下真菌多样性与土壤湿度（bio12）正相关（R=0.38），该关联在高LUI样地消失。

讨论

生态系统特异性

森林真菌的稳定性源于EMF网络的功能冗余，而草地真菌对管理的敏感性可能与AMF-宿主植物互作易受干扰有关。高LUI导致的病原菌增殖（如森林中Fusarium）可能引发植物健康风险。

应用价值

研究提出真菌群落指标可作为生态系统健康评估工具：

1. 1.

   森林：Basidiomycota/Ascomycota比例反映管理强度

2. 2.

   草地：Mortierellomycota丰度指示土壤扰动程度

结论

该研究揭示了土壤真菌群落对LUI的差异化响应机制，强调草地生态系统更高的脆弱性。未来土地管理需结合微生物指标优化实践，尤其在气候变化背景下，维持土壤真菌功能对生态系统服务至关重要。