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土壤细菌和线虫对热带雨林优势植物凋落物特性和多样性的响应
生物多样性
2023, 31 (11):
23276-.
DOI: 10.17520/biods.2023276
地上植物资源向地下部输入被认为是调控土壤生物群落的关键因素, 因为植物是几乎所有土壤生物的主要能量来源。然而, 关于植物凋落物特性和多样性如何影响土壤微生物和微型动物的多样性和群落仍然知之甚少。本研究以土壤细菌和线虫为研究对象, 通过盆钵试验, 设置单一添加不同热带森林优势植物种凋落物, 以及构建不同种凋落物混合的多样性梯度(1种、2种、4种和7种), 探究不同植物凋落物本身特性及多样性对土壤细菌和线虫群落的影响。结果显示: (1)凋落物添加显著提高了土壤碳、氮、有效磷、有效钾含量, 并显著增加了土壤pH值。(2)与对照处理(不添加凋落物)相比, 添加单一植物种凋落物降低了细菌和线虫多样性。(3)与对照处理相比, 单独添加不同植物种的凋落物对细菌和线虫群落均有显著影响。然而在不同凋落物添加处理之间, 只有望天树凋落物处理与其他处理间细菌群落具有显著差异, 其余处理间细菌和线虫群落差异均不显著。(4)凋落物多样性会显著影响细菌和线虫多样性及群落组成, 具体表现为细菌和线虫多样性随凋落物多样性梯度增加而增加。相较于低的凋落物多样性处理(CK、1种、2种), 高多样性条件下(4种和7种)细菌和线虫群落相似度更低。上述研究结果表明地上凋落物多样性不仅会直接影响土壤微生物群落, 还将通过级联效应影响更高营养级别的土壤动物群落。研究结果对于深入理解植物与细菌和线虫多样性及群落的关系、热带森林中土壤养分斑块的聚集效应、生物多样性的维持机制, 以及全球变化背景下植物多样性丧失对土壤生态系统的潜在影响等方面都提供了重要的理论参考价值。 ![]() View image in article
图2
PcoA分析细菌(A)和线虫(B)群落对单独添加不同植物凋落物的响应。CK: 对照处理; PC: 望天树; ST: 绒毛猴欢喜; SC: 华马钱; OL:蚁花; PP: 番龙眼; FV: 黄葛树; FS: 羊乳榕; CI: 印度锥。
正文中引用本图/表的段落
PCoA分析显示(图2), 对照处理与凋落物添加处理的细菌群落组成有明显的差异(图2A)。在单独添加不同植物凋落物的处理当中, 只有添加望天树(PC)凋落物的处理中细菌群落聚集在一起, 与其他植物凋落物添加处理明显分开。采用pairwise.adonis函数进一步统计分析发现, 望天树凋落物添加处理中细菌群落组成与其他处理呈现出显著差异(P < 0.05)。除PC外, 其他凋落物添加处理间无显著差异。同样地, 凋落物添加也显著改变了线虫群落组成(图2B), 使得代表对照处理的黄色三角形与其他处理明显分开。而不同凋落物添加处理间线虫群落分布互相重叠, 进一步两两比较分析表明, 不同凋落物添加处理间线虫群落组成均无显著差异。
即便是添加单一物种凋落物也会明显改变细菌和线虫群落, 但是在所有单一凋落物添加的处理中, 不同的凋落物资源对线虫群落组成影响不大。对细菌而言, 也只有添加了望天树凋落物的处理中细菌群落组成与其他处理中线虫群落组成显著不同(图2A)。虽然每种植物叶片都有其特定的化学物质组成, 但它们叶片的碳氮比值是比较接近的, 而且我们所有的处理都是凋落物等量添加, 保持了资源输入的重量一致。在这样的资源添加情况下获得的结果反映出不同植物叶片化学组成的细微差别有时并不会明显地改变土壤生物群落组成。而望天树处理中细菌群落组成跟其他处理相比显著不同可能跟望天树的碳氮比较低有关(表1)。因为细菌在低碳氮比的环境中通常能够更有效地利用有机碳源(Gawol et al, 2022)。热带森林中望天树是优势树种, 它可以通过这种机制塑造土壤微生物的分布格局, 并进一步影响土壤碳氮循环等生态过程。热带森林中优势植物种包括望天树通过凋落物塑造土壤养分斑块效应已经有报道(Xia et al, 2015, 2016), 野外条件下这些优势树种是否能通过资源输入差异影响土壤细菌和线虫群落并调控这些生物的群落分布格局需进一步探明。
本文的其它图/表
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