侯馨博1,赵秀海1,何怀江2,张春雨1,王娟3,任雪莹1,张新娜1*
Xinbo Hou1, Xiuhai Zhao1, Huaijiang He2, Chunyu Zhang1, Juan Wang3, Xueying Ren1, Xinna Zhang1*
1.Engineering Research Center for Forest Management, National Forestry and Grassland Administration, Beijing Forestry University, Beijing 100083
2.Jilin Provincial Academy of Forestry Sciences, Jilin 130022
3.College of Ecology and Nature Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083
摘要: 根际微域作为植物-土壤互作的关键界面,其与非根际微生物群落结构的分异特征及碳氮含量的调控作用共同塑造了森林土壤养分循环的微观格局。本研究通过高通量测序技术分析蒙古栎(Quercus mongolica)纯林根际与非根际土壤微生物群落结构、多样性、功能及其对碳氮含量的响应。根际土壤微生物特有ASV(扩增子序列变体)多于非根际土壤。门水平上,根际细菌以变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为主;根际真菌群落的子囊菌门(Ascomycota)丰度显著高于非根际,而担子菌门(Basidiomycota)呈现相反趋势。根际土壤中富营养型细菌通过快速利用根系分泌的简单碳源而占主导,而非根际寡营养型菌群适应低养分环境;真菌群落中,子囊菌门在根际占优,非根际以担子菌门为主,主要由根际效应(碳源输入)与非根际环境(有机质分解)的异质性驱动。Alpha多样性表明,根际真菌Shannon指数和Chao1指数显著高于非根际,而细菌多样性无显著差异;Beta多样性表明,根际与非根际微生物群落组成差异显著。功能预测显示,蒙古栎林土壤细菌与真菌分别富集于氨基酸合成与呼吸相关代谢通路,其互补的代谢功能(辅因子合成、碳氮源交换)可能会增强蒙古栎林土壤的物质循环效率。根际土壤富集有机质分解菌(如Candidatus Udaeobacter)和氮循环功能菌(如Bradyrhizobium),其代谢途径可能以氨基酸生物合成等为主。土壤碳氮梯度通过资源竞争和代谢适应对微生物多样性和丰度产生影响:根际细菌多样性与有机碳呈正相关,真菌群落丰度与全碳及C:N显著关联。本研究分析了蒙古栎根际效应对土壤微生物结构与功能的调控,为蒙古栎林的科学管理以及为东北退化森林恢复提供借鉴。