国内土壤科研进展（2020年第5期）|研究

导  读

南京土壤所揭示我国北方森林林火干扰下土壤真菌群落的演替轨迹等3则进展。

来源：根据中国科学院网站近期相关报道整理

南京土壤所揭示我国北方森林林火干扰下土壤真菌群落的演替轨迹

林火干扰是影响和制约天然林生态系统发展的重要因素。随着气候暖干化，林火在全球的发生频率、危害程度和燃烧面积呈逐年上升趋势。过去的研究大多关注火干扰对森林地上植被的影响，作为地下生物多样性的重要组成，土壤真菌在林火干扰后的演替轨迹及其驱动机制尚不清楚。大兴安岭是我国北方重要的生态屏障，有着参天古树和连绵林海。然而，大兴安岭林火发生频繁，严重影响当地的生态环境以及人们的生产生活。

中国科学院南京土壤研究所褚海燕课题组以大兴安岭不同火烧历史样地（火后1年、2年、8年、14年、30年、49年和260年）为研究平台，探究不同土层中真菌群落随火后恢复时间的动态变化。结果表明：在土壤有机层，随火后恢复时间增加，外生菌根真菌群落剧烈变化；在土壤矿质层，腐生真菌群落随火后恢复时间的变化呈滞后效应。火后恢复时间和土壤碳氮比分别是驱动土壤有机层和矿质层真菌群落变化的主要因素。此外，火烧历史打破了土壤真菌群落的距离衰减模式，即土壤真菌群落相似性不随空间距离增加而下降。以上结果阐明了不同土层中真菌群落的火后演替轨迹不同，火烧历史、土壤化学计量和空间距离共同驱动大兴安岭森林地下真菌群落，为我国北方退化森林的生态恢复与重建提供科学依据。该研究成果发表在New Phytologist上。

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https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.16531

土壤真菌及其功能类群在不同土层的火后演替轨迹

沈阳生态所在测定土壤微生物碳利用效率方法研究中取得进展

土壤微生物的碳利用效率是描述微生物活性的重要指标，研究发现引入微生物碳利用效率的模型能够更准确地预测土壤碳循环过程。微生物碳利用效率的测量一直受到研究方法的限制。最新一些研究将18O标记的水加入土壤后进行培养（图1），分析微生物DNA中18O的变化以获得微生物的生长速率，进而计算微生物的碳利用效率。这种方法的前提假设是：微生物DNA中的O元素全部来自于水。但是微生物也可能利用土壤有机质中的O。因此，该方法的基本假设需要实验给予证明。

中国科学院沈阳应用生态研究所生物地球化学组以长白山温带森林土壤为研究对象，利用18O标记的葡萄糖和18O标记的水作为两种不同的O源，分析两者对微生物DNA中O元素的贡献。研究结果表明：1）添加18O标记物后，微生物的18O-DNA丰度在48小时后达到最高值（图2），表明利用此方法分析微生物碳利用效率的培养时间不应超过48小时；2）通过混合模型计算得出，新形成的微生物DNA中8.3%的O元素来自于葡萄糖，91.7%来自于水（图3）。由于葡萄糖是土壤中比较容易被微生物利用的有机物，当考虑整个土壤有机质库时，其对微生物DNA中O元素的贡献应该低于8.3%，而更多的O来自于土壤水。因此，本研究结果表明：利用18O-H2O培养法来估算微生物生长和碳利用效率时的基本假设是正确的，但研究人员建议用转换因子计算最终的碳利用效率将更为准确。

该研究得到中科院前沿科学项目、基金委重点项目、优秀青年项目和中科院青促会项目等的支持。研究成果以Evaluation of the 18O-H2O incubation method for measurement of soil microbial carbon use efficiency为题，发表在Soil Biology and Biochemistry上。曲聆瑞为第一作者，研究员白娥、副研究员王超为共同通讯作者。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071720300997?via%3Dihub

图1.本研究技术路线

图2. 加入20%的18O标记水或葡萄糖后微生物DNA中18O的原子百分超随时间的变化规律

图3. 加入18O标记水或葡萄糖后微生物DNA中18O的原子百分超随加入标记物丰度的变化

沈阳生态所揭示免耕条件下秸秆还田量及频率对土壤微食物网分解通道的调节机制

外源有机碳输入是影响农田土壤有机碳动态变化的重要因素之一，在提升土壤有机质水平的同时，能够为土壤生物提供大量碳源。秸秆还田作为当今世界普遍重视的一项培肥地力的增产措施，其施用的数量和质量也会直接和间接地影响土壤微食物网分解通道的变化（图1），进而影响农田土壤生态系统的生产力和可持续性。

为探讨秸秆还田量及频率对土壤微食物网分解通道的调节机制，中国科学院沈阳应用生态研究所农业中心保护性耕作特色研究团队成员张晓珂、解宏图等依托该所梨树试验基地平台，重点研究在不同秸秆还田量及还田频率下，土壤微食物网内土壤微生物、食微线虫和捕食/杂食线虫的变化规律和相互关系。研究结果表明，秸秆的还田频率对土壤微食物网群落结构产生显著影响（P < 0.05）。高频秸秆还田方式显著增强土壤微食物网中细菌与食细菌线虫的相互联系，同时加强了细菌分解通道在有机质分解中的作用；而低频的秸秆还田方式在增加了细菌PLFAs的同时，还增强了土壤微食物网中真菌与食真菌线虫的联系，同时真菌分解通道被加强（图2）。综上所述，秸秆还田频率调节了土壤微生物与线虫之间的双向耦合关系并驱动了微食物网主要功能群之间碳的流动，而秸秆还田产生的上行效应对于土壤微食物网的结构具有决定性作用。该研究为免耕农田生态系统养分循环和可持续发展提供了相应的土壤生物学依据。

研究成果以Frequency of stover mulching but not amount regulates the decomposition pathways of soil micro-foodwebs in a no-tillage system 为题，发表在Soil Biology and Biochemistry 期刊上，土壤生态组联合培养博士生寇新昌和助理研究员马宁宁为共同第一作者，研究员张晓珂和教授吴正方为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、国家科技基础资源调查专项、王宽诚教育基金（卢嘉锡国际团队项目）及沈阳生态所农业中心特色团队项目的支持。

文章链接

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107789

图1. 土壤微食物网对外源有机碳输入的响应机理

图2. 不同秸秆还田量及频率方式下土壤微食物网间的网络分析。红色和蓝色的线分别代表正相关和负相关关系，点的大小代表生物量的多少

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