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旅游干扰对松山油松林土壤微生物多样性及群落结构的影响
冯可, 刘冬梅, 张琦, 安菁, 何双辉
植物生态学报    2023, 47 (4): 584-596.   DOI: 10.17521/cjpe.2022.0072
摘要   (658 HTML66 PDF(pc) (9254KB)(750)  

掌握旅游干扰对土壤微生物多样性及群落结构的影响, 有助于旅游区环境资源的恢复和管理。该研究在北京松山国家级自然保护区油松(Pinus tabuliformis)林内设置了不同旅游干扰强度(高干扰、低干扰和无干扰)的样地, 调查样地内微生境状况, 测量土壤理化性质, 利用第二代高通量测序技术测定土壤微生物多样性和群落结构, 以评价不同旅游干扰强度对油松林土壤微生物的影响机制。结果显示: 1)高强度干扰显著降低了土壤真菌α多样性, 低强度干扰显著降低了土壤真菌系统发育多样性。干扰强度越大, 土壤真菌多样性越低, 而土壤细菌多样性越高。2)在土壤真菌群落方面, 3类样地的土壤优势真菌门均为担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota); 高强度干扰显著降低了子囊菌门相对多度, 对担子菌门相对多度无显著影响, 而低强度干扰均对担子菌门和子囊菌门无显著影响。LEfSe分析表明无干扰区的差异类群为真菌Pseudogymnoascus属和3个真菌物种(Oidiodendron griseumAcrodontium hydnicolaMetacordyceps chlamydosporia); 低干扰区内未能检测到差异类群; 高干扰区差异类群为真菌Clavariaceae科。3)在土壤细菌群落方面, 3类样地的土壤优势细菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria); 高强度干扰和低强度干扰对它们的多度无显著影响。LEfSe分析表明无干扰区的差异类群占总差异类群的82.05%, 指示性最强的为细菌Gaiellales和Solirubrobacterales目; 低干扰区未发现差异类群; 高干扰区的差异类群占总差异类群的17.95%, 主要表现为病原指示菌和与人类活动相关的菌群, 指示性最强的为细菌Flavobacteriia纲和疣微菌门(Verrucomicrobia)下一属。4)偏最小二乘法路径模型(PLS-PM)发现干扰强度显著影响微生境指标和土壤真菌多样性; 冗余分析显示, 土壤状况和微生境指标分别解释了不同干扰强度下真菌和细菌群落结构变化的71.35%和74.47%, 乔木胸径、草本盖度和凋落物盖度是不同干扰强度下真菌和细菌群落差异的主要因子。由上可见, 旅游干扰显著降低了油松林土壤微生物α多样性, 并显著影响了其群落结构, 影响效果的不同与干扰强度和微生物种类有关, 并且受到土壤理化性质和微生境状况调控。因此未来应注意旅游区内微生境和土壤状况的修复。



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图5 北京松山自然保护区不同干扰强度下土壤细菌群落LEfSe分析。
HD, 高干扰区; ND, 无干扰区。线性判别分析(LDA) > 0说明是ND的差异类群, LDA < 0说明是HD的差异类群; 根据LDA结果构建的进化树(门到种水平)。其中绿色节点代表该水平的细菌在ND组含量较高, 红色节点代表该水平的细菌在HD组含量较高, 草绿色节点代表细菌在组间无显著差异。
正文中引用本图/表的段落
LEfSe分析发现3种旅游干扰强度区内土壤样品中共检测到1科、1属、3种不同分类水平的真菌差异类群(图4); 1门、8纲、9目、14科、7属不同分类水平的细菌差异类群(图5)。低干扰区内未能检测到差异类群; 在真菌的差异类群方面, 无干扰区差异类群有: 3个真菌物种Oidiodendron griseumAcrodontium hydnicolaMetacordyceps chlamydosporia及真菌Pseudogymnoascus属(LDA > 4, p < 0.01); 高干扰区差异类群为珊瑚菌科(LDA > 4, p < 0.01)。
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