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蒙古栎纯林根际与非根际微生物群落结构对土壤碳氮的响应

侯馨博, 赵秀海, 何怀江, 张春雨, 王娟, 任雪莹, 张新娜

生物多样性 2025, 33 (7): 25119-. DOI: 10.17520/biods.2025119

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根际微域是植物-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, 分析了蒙古栎(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。结果显示, 根际土壤的特有扩增子序列变体(amplicon sequence variants, ASVs)数量多于非根际。在门水平上, 根际细菌以变形菌门和酸杆菌门为主; 根际真菌群落的子囊菌门丰度显著高于非根际, 而担子菌门则呈现相反趋势。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更适应低养分环境; 真菌群落中, 子囊菌门在根际占优势, 非根际以担子菌门为主, 这主要由根际效应(碳源输入)与非根际环境(有机质分解)的异质性驱动。α多样性表明, 根际真菌Shannon多样性指数和Chao1均匀度指数显著高于非根际, 而细菌多样性无显著差异; β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。本研究揭示了蒙古栎根际效应对土壤微生物结构与功能的调控, 可为蒙古栎林的科学管理及东北退化森林的恢复提供参考。

	土壤类型 Soil types	碳氮指标 Carbon and nitrogen indicators	Shannon多样性指数 Shannon diversity index	Simpson多样性指数 Simpson diversity index	Pielou均匀度指数 Pielou evenness index	Chao1丰富度指数 Chao1 richness index	Observed species丰富度指数 Observed species richness index
细菌 Bacteria	NR	TC	0.098	0.070	0.110	-0.039	0.037
		SOC	0.084	0.042	0.105	-0.033	0.024
		TN	0.238	0.144	0.259^*	0.051	0.145
		C : N	-0.090	-0.099	-0.071	-0.133	-0.112
	R	TC	0.142	0.121	0.160	0.068	0.096
		SOC	0.303^**	0.125	0.272^*	0.252^*	0.302^**
		TN	0.149	0.129	0.163	0.084	0.108
		C : N	0.196	0.110	0.222	0.065	0.127
真菌 Fungi	NR	TC	0.115	0.047	-0.005	0.317^*	0.329^*
		SOC	0.169	0.149	0.116	0.199	0.207
		TN	0.165	0.073	0.039	0.360^**	0.378^**
		C : N	0.115	0.095	0.103	0.065	0.068
	R	TC	0.092	0.122	0.105	0.034	0.031
		SOC	0.102	0.181	0.168	-0.134	-0.125
		TN	0.102	0.109	0.110	0.050	0.047
		C : N	0.021	0.121	0.073	-0.137	-0.134

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表4 根际(R)与非根际(NR)土壤微生物α多样性指数与土壤C、N指标间的相关性

正文中引用本图/表的段落

利用Pearson相关性分析研究土壤C、N含量与α多样性的相关关系。结果显示, 对于细菌群落, 非根际土壤中, TN与Pielou指数呈显著正相关关系; 在根际土壤中, SOC与Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数、Observed species丰富度指数、Chao1丰富度指数呈显著正相关关系。对于真菌群落, 非根际土壤中, Chao1丰富度指数和Observed species丰富度指数均与TC呈显著正相关关系, 与TN呈极显著正相关关系; 而根际真菌则未与碳氮含量呈显著相关关系(表4)。

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