人工植被恢复通过化学性质驱动的细菌群落调控提升废弃矿山土壤有机碳

《Scientific Reports》：Artificial vegetation restoration enhances soil organic carbon in abandoned mines through chemical property-driven modulation of bacterial communities

　　

摘要

矿区人工植被的恢复可以改善土壤健康和品质。健康的土壤生态系统具有适宜的特性以及多样的微生物，可以评估其平衡性和稳定性。本研究调查了种植苜蓿、巨菌草、野菊、紫花野菊和多须草如何影响矿区土壤修复。我们分析了土壤化学性质、细菌多样性和组成。与未种植对照相比，植物种植显著改善了多种土壤化学性质；苜蓿显著提高了土壤 pH 值、总碳 (TC)、总氮 (TN) 和总钾 (TK)。变形菌门、酸杆菌门、疣微菌门和放线菌门在门水平上占主导地位，其中海氏菌属和枝孢杆菌属为关键属。苜蓿提高了疣微菌门的水平，且所有植物均使枝孢杆菌属高于对照 (CK)。对照和种植土壤之间的土壤细菌群落存在显著差异。变形菌门与土壤钾呈正相关，但与磷、氮和 pH 值呈负相关。枝孢杆菌属与碳和氮呈正相关，与磷、pH 值和钾呈负相关。细菌关系有所不同：与 MBB（种植紫花野菊后的整体土壤）呈协同关系，与 JB（种植巨菌草后的整体土壤）呈竞争关系。土壤 pH 值和总氮 (TN) 显现为影响土壤有机碳 (SOC) 的主要化学驱动因素，且呈正向影响。此外，细菌群落特征在此过程中发挥了关键的调节作用：较高的细菌多样性显著增强了对 SOC 固存的正面效应，而较高的丰富度（指示群落组成的变化）却意外地与负面效应相关。这些结果共同支持了我们的核心假设，即植被恢复重塑了土壤化学性质，进而调节细菌群落结构以影响碳动态。