李劲1, 程铭昊1, 张溢1, 刘峰2, 姜庆虎2, 叶基荣3, 陈展1, 张于光1*
Jin Li1, Minghao Cheng1, Yi Zhang1, Feng Liu2, Qinghu Jiang2, Jirong Ye3, Zhan Chen1, Yuguang Zhang1*
1 Ecology and Nature Conservation Institute, Chinese Academy of Forestry; Key Laboratory of Biodiversity Conservation, State Forestry and Grassland Administration, Beijing 100091, China
2 Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430074, China
3 Institute of International Rivers and Eco-security, Yunnan University, Kunming 650500, China
摘要: 土壤微生物是森林生态系统的重要组成部分,在维系生态系统的物质循环与能量流动等过程中发挥着关键作用。为揭示土壤微生物群落随海拔梯度的变化及其驱动机制,并解析植物–微生物跨界网络特征,本研究以神农架国家公园巴山冷杉(Abies fargesii var. faxoniana)林为对象,采用高通量测序,并构建植物–微生物跨界共现网络(inter-kingdom ecological networks,IDENs),综合分析不同海拔巴山冷杉林土壤微生物多样性、群落结构及其与植物群落的关联。结果表明,随海拔升高,土壤总氮、土壤有机碳和年均降水量(mean annual precipitation,MAP)显著增加,而土壤总磷、速效钾以及植物α多样性指数显著降低(P < 0.05);细菌Shannon指数与丰富度指数随海拔显著下降(P <0.05),真菌多样性无显著差异;细菌优势菌门中仅酸杆菌门及其优势属(酸杆菌门亚群Gp2、Gp1和Gp3)相对丰度随海拔显著增加(P < 0.05);真菌优势菌门随海拔变化无显著差异,但属水平红菇属(Russula)相对丰度显著上升、丝盖伞属(Inocybe)显著下降(P < 0.05);Partial Mantel分析表明年均气温(mean annual temperature,MAT)与MAP是驱动土壤微生物群落变化的主要因子;典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)分析进一步显示MAP与植物多样性对细菌和真菌群落结构影响最显著;IDEN指标显示,模块度、连通性和嵌套性随海拔显著上升(P <0.05),高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)和四蕊槭(Acer maximowiczii)等植物是模块枢纽的主要组成部分,巴山冷杉在植物–真菌 IDEN中占据网络枢纽的重要地位。本研究揭示了不同海拔巴山冷杉林土壤微生物群落结构及其主要影响因素,识别了植物–微生物IDEN的关键特征,为理解森林生态系统中植物–微生物互作关系提供科学参考。