海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站
新闻公告
尖峰岭站在土壤氮转化功能微生物对森林修复的响应研究中取得进展
作者: 尖峰岭站 更新时间: 2019-10-30

   氮是植物生长所必需的大量元素,也是森林演替初期最主要的限制性因子,土壤氮转化速率和有效氮含量对森林的恢复及可持续性发展起着重要作用。土壤氮转化过程的各个环节均由特定的功能微生物所驱动,因此,清楚地认识森林恢复初期土壤氮转化功能微生物的群落特征及其与土壤氮有效性的相互关联,有助于探索森林恢复的微生物驱动机制,为科学管理森林生态系统提供理论依据。

   鉴于此,尖峰岭生态站与中科学华南植物园合作,依托华南植物园鹤山生态站的亚热带森林生态系统人工修复实验平台,采用荧光定量与功能基因高通量测序相结合的方法,分析了马占相思纯林(Acacia mangium)、马占相思与厚荚相思混交林(Acacia mangium 和Acacia Crassicarpa),非豆科乡土树种混交林(Schima spp.和 Michelia macclurei),以及马尾松纯林(Pinus massoniana)三种修复类型林分中土壤固氮和反硝化功能微生物的群落丰度与组成,解析了不同森林修复模式中土壤氮转化功能微生物与土壤有效氮含量的相关性,深入探讨了森林恢复初期,豆科与非豆科树种对土壤氮素累积及其有效性的作用差异。研究结果显示:(1)不同修复类型中,土壤固氮微生物的群落丰度与组成差异显著,其中群落组成与土壤NH4+含量显著相关,表明土壤固氮微生物群落组成可能是影响森林恢复初期土壤有效氮的关键因素;(2)豆科植物对土壤有效氮含量有显著的促进作用,其中马占相思纯林的土壤有效氮含量大于马占相思与厚荚相思混交林,表明豆科纯林能够选择特定的固氮微生物类群,通过影响土壤固氮微生物的群落构建,促进土壤有效氮的累积;(3)反硝化功能微生物群落特征主要与土壤含水量、NH4+和微生物生物量氮相关,马占相思纯林和马尾松纯林中,nirS-和 nosZ-反硝化功能微生物群落组成差异显著,而nirK-反硝化功能微生物在两种林分内表现出相似的群落组成,表明nirS-和 nosZ-功能微生物对不同森林修复类型的响应更敏感;(4)相比nirS-和 nosZ-功能微生物,nirK-功能微生物群落有更稳定的网络结构,且马尾松林中,nirK-功能微生物网络中的关键类群丰度较高,表明马尾松能够通过影响nirK-反硝化微生物群落结构的稳定性,进一步提高森林恢复初期土壤反硝化过程的稳定性。

   本研究结果发表在国际微生物学期刊Frontier in Microbiology (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2019.00508/full)和Microorganisms(https://www.mdpi.com/2076-2607/7/9/361)上,尖峰岭生态站的陈洁博士为第一作者。

 

土壤固氮微生物群落组成及其主要影响因子。PM:马尾松纯林,ML: 马占相思与厚荚相思混交林,NR:自然恢复林地,NP:乡土树种混交林,AM:马占相思纯林

 

马尾松与马占相思纯林中土壤反硝化功能微生物群落丰度与组成,以及土壤理化性质差异

 

 


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