亚热带森林转换对土壤氮转化关键功能微生物群落的影响

Effects of subtropical forest conversion on key functional microbial communities of soil nitrogen transformation

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摘要近年来,由于林地开发和商品林建设等原因,我国亚热带地区大量天然林和次生林经皆伐改造为林分结构简单、树种单一的人工林.氮(N)素是维持森林植被生长和系统初级生产力的重要因子,土壤微生物驱动了森林土壤N转化的关键过程.然而,目前亚热带森林转换对土壤N转化微生物群落的影响仍不清晰.以湖南芦头森林生态系统国家定位观测研究站内典型次生林(CS)及由其转换而成的油茶(YC)、黄桃(HT)、杨梅(YM)和杉木(SM)四种人工林为研究对象,采用实时荧光定量PCR和高通量测序等方法,研究了各林分土壤性质、固N菌和氨氧化微生物功能基因丰度、群落特征及相互关系,旨在探讨亚热带森林转换后土壤N转化关键过程(固N和氨氧化作用)的功能微生物群落变化及驱动因素.结果表明:森林转换显著改变了土壤碳(C)、N含量,降低了土壤nifH基因丰度、固N菌和氨氧化细菌的群落α多样性,但提高了氨氧化微生物amoA基因丰度和氨氧化古菌的群落α多样性;并且,森林转换通过改变各功能微生物优势菌群(如变形菌、蓝细菌、泉古菌和奇古菌等)的相对丰度,显著影响了土壤固N菌和氨氧化微生物的群落组成;冗余分析和结构方程模型表明,土壤有机碳、全氮、铵态氮含量和pH是驱动土壤固N菌和氨氧化微生物群落变化的关键因素.森林转换后,合理的施肥方式有利于人工林土壤固N菌和氨氧化微生物的群落恢复.研究结果为转换后单一人工林土壤养分恢复、生产力的提高和可持续经营提供了科学依据.

作者刘婷 ^[1] 雷志刚 ^[2] 陈述 ^[3] 吴小红 ^[1] 欧阳子都 ^[4] 闫文德 ^[1] 学术成果认领

作者单位中南林业科技大学,生命科学与技术学院,长沙 410004;南方林业生态应用技术国家工程实验室,长沙 410004;湖南芦头森林生态系统国家定位观测研究站,岳阳 414000 ^[1] 湖南省第三测绘院,长沙 410007 ^[2] 南伊利诺伊大学卡本代尔分校,地球系统与可持续发展学院,美国62901 ^[3] 中南林业科技大学,理学院,长沙 410004 ^[4]

关键词森林转换土壤氮转化固氮菌氨氧化古菌氨氧化细菌 forest conversion soil nitrogen transformation nitrogen-fixing bacteria ammonia-oxidizing archaea ammonia-oxidizing bacteria

栏目名称 研究论文

DOI 10.20103/j.stxb.202306071216

发布时间 2024-06-07

基金项目

国家自然科学基金 湖南省教育厅科学研究项目 长沙市自然科学基金项目 中南林业科技大学引进人才科研启动基金项目