成都生物所在亚高山森林树种共存机制研究中获新进展
作者：尹春英
时间：2023-06-07
树种共存是森林生态系统普遍存在的现象。树种共存会引起土壤资源可用性改变，对同种或异种邻居植物生长产生正或负效应，进而影响森林生态系统的生产力。通常混交林较单一纯林能提高森林系统的生产力和土壤质量。土壤微生物在森林生态系统的地下生物地球化学循环过程中发挥重要作用。然而，混交林中土壤微生物促进树木生长和土壤养分有效性的影响机制尚不明确。
基于此，中国科学院成都生物研究所地表过程与生态系统管理项目组博士生李琬婷在尹春英研究员的指导下，以川西亚高山森林主要优势树种红桦（Betula albosinensis）和粗枝云杉（Picea asperata）)为研究对象，在红桦、云杉纯林中设置单独生长（对照，简写为B、P）和同种共存（BB和PP）模式，并在红桦-云杉混交林中设置异种共存（BP）模式，采集其土壤，利用高通量测序技术，阐明不同共存情景对土壤微生物和土壤养分有效性的影响机理和主要调控因素。研究表明：树种和共存模式显著影响树木生长、土壤养分含量、微生物群落多样性和关键微生物类群及其功能。与单一纯林相比，混交林表现出：1）土壤中有机碳、全氮和有效磷含量分别提高65.36%、57.51%和17.42%，与碳氮循环有关的酶活性显著增加；2）更高的土壤微生物群落α多样性；3）更稳定的微生物共现性网络，碳氮循环有关的关键微生物类群的相对丰度增加，进而调节土壤养分循环过程，促进树木生长。本研究揭示了混交林中异种植物相互作用下土壤微生物多样性、网络稳定性、关键类群及其功能在土壤养分循环过程中的重要性。
上述研究结果以“Interspecific plant-plant interactions increase the soil microbial network stability, shift keystone microbial taxa, and enhance their functions in mixed stands”为题发表于农林科学领域TOP期刊《Forest Ecology and Management》。博士生李琬婷为论文第一作者，尹春英研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、四川省科技计划和中国科学院战略性先导科技专项等项目联合资助。
图1 树种不同共存情景下细菌和真菌群落的共现性网络分析
图2 树种不同共存情景下关键细菌和真菌类群的生态功能
图3 关键细菌和真菌类群对土壤性质的影响
