成都生物所揭示亞高山森林次生演替過程中土壤微生物群落動態及驅動因素

　　西南亞高山森林是我國第二大林區，形成了“草-灌木-次生林-原生林”完整的連續次生演替序列。目前，未有關于該地區次生演替過程中土壤微生物群落動態及其驅動機制的研究。因此，探究西南亞高山次生演替中土壤細菌和真菌群落結構如何隨植被恢復而變化的問題十分重要。

　　演替過程中，土壤非生物特性是調控土壤微生物群落的關鍵環境因素，表層土壤的質量能被土壤微生物迅速響應，還能為微生物的生存提供空間。地上植物功能性狀也可導致細菌和真菌群落響應植物群落演替的變化，植物通過土壤中具有物種特異性的根系分泌物來吸引特定的根際微生物。已知土壤細菌和真菌群落會隨植物性狀發生變化進而反映植物生產力。在互惠反饋循環中，土壤生物區系通過調節固氮、礦質養分轉化等過程來調節植物與土壤環境。然而，現有研究對土壤真菌和細菌群落狀況及其與植被群落結構關系的研究有限。長期的生態學研究表明，微生物對生態系統演替過程中的環境變化非常敏感。因此，研究不同類群土壤微生物群落對亞高山次生演替的響應及影響機制，對于深刻理解亞高山森林地下生態過程及影響機制十分重要。

　　中國科學院成都生物研究所地表過程與生態系統管理項目組博士生強薇等在研究員龐學勇的指導下，選擇西南亞高山“草-灌木-次生林-原生林”完整的次生演替序列，采用高通量測序、Mantel檢驗和雙向相關網絡分析等方法，探討森林次生演替過程中土壤微生物群落結構變化及其驅動機制。結果表明，亞高山森林次生演替過程中土壤細菌和真菌群落結構發生了明顯變化（圖1）。其中，細菌群落結構與土壤酸性磷酸酶、亮氨酸氨基肽酶、土壤水分和地上植被群落顯著相關，而真菌群落與土壤有機碳、氮、植被多樣性、豐度和群落結構有關。隨著演替的發展，被孢霉（Mortierella）作為優勢屬隨著演替梯度的增加而減少。相反，Cortinarius和Russula的比例在演替過程中增加（圖3）。在探索微生物群落與植被群落關系的過程中，優勢菌屬反映了演替階段和植被狀況，土壤微生物群落與地上植被之間的聯系隨著演替進程在網絡中逐漸清晰（圖2），細菌群落和真菌群落均與非生物和生物因素密切相關，而優勢真菌對演替的反應明顯，并能與植物群落建立密切的關系。該研究對于深刻了解亞高山森林次生演替過程中土壤微生物群落的驅動機制具有重要意義。

　　近日，相關研究成果以Aboveground vegetation and soil physicochemical properties jointly drive the shift of soil microbial community during subalpine secondary succession in southwest China為題，發表在Catena上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃和中科院等的資助。

　　論文鏈接 

圖1.土壤細菌和真菌群落的多樣性及其在演替梯度上的響應

圖2.不同演替階段真菌類群與植物物種的關系網絡

圖3.高山森林土壤優勢微生物群落的演替動態。圖a、b代表了不同演替階段真菌和細菌優勢類群的OTUs