沈阳生态所揭示森林转变对土壤微生物β多样性的影响

土地利用方式改变所造成的微生物β多样性降低是微生物群落组成“空间同质化”现象，这会影响微生物群落功能的完整性，减弱土壤生态系统对全球变化的抗干扰能力。因此，评估土地利用方式改变对生态系统结构和功能的影响，尤其是对生物多样性的影响，是当今亟待解决的重大生态环境问题。天然林转变为人工林土壤微生物β多样性的影响及其驱动机制尚不明确。目前，天然林转变为其他土地方式的研究主要集中在亚马逊热带森林转变成较单一的农田，且其对土壤微生物β多样性的影响尚存争议，更为重要的是相关研究没有考虑季节变异的影响。因此，研究森林转变对土壤微生物β多样性的影响及其季节变异特征有助于人们理解微生物对干扰响应的时间依赖性。

有鉴于此，中国科学院沈阳应用生态研究所王清奎研究团队的博士研究生刘圣恩依托中国科学院会同森林生态实验站开展了相关研究，分别在夏季和冬季采用嵌套采样的方式采集了常绿阔叶林和杉木人工林表层土壤，探讨森林转变对土壤细菌和真菌β多样性的影响及其驱动机制。结果显示微生物群落结构的差异随样点间的距离增加而变大，且微生物β多样性对干扰的响应具有季节变化特征，表现为夏季常绿阔叶林土壤中细菌和真菌的β多样性均高于杉木人工林，而冬季相反；天然林转变为杉木人工林提高了随机过程在局域尺度上对细菌和真菌多样性的作用，在夏季环境过滤对真菌作用较强，而在冬季对细菌作用较强；结合理论模型和该研究结果，研究人员提出了森林生态系统表层土壤微生物次生演替过程中“随机过程/决定性过程”变化的概念模型。

以上研究成果以Forest conversion induces seasonal variation in microbial β-diversity 为题发表在Environmental Microbiology 中，刘圣恩为第一作者，王清奎为通讯作者。相关工作得到了中科院战略性先导科技专项(B类)、国家基金委项目和国家重点研发计划等项目的支持。

图1. 不同季节不同森林类型土壤细菌和真菌微生物β多样性特征

图2. 随机过程和决定性过程对细菌(a)和真菌(b) β多样性作用的相对重要性