《Frontiers in Microbiology》：Impact of wildfires on soil microbial nutrient functions in Karst forest ecosystems
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本研究通过16S rRNA和ITS扩增子测序技术，揭示了喀斯特森林火灾后栓皮栎阔叶林与马尾松针叶林土壤微生物功能多样性及养分代谢功能的差异化响应。火灾显著提升了细菌功能多样性并促进功能类型趋同，而真菌功能变化则呈现林型特异性；微生物碳（TOC）、磷（TP）相关功能群丰度普遍增强，钾（TK）相关功能被抑制，氮（TN）代谢在两类森林中呈现相反趋势。研究成果为喀斯特地区火后土壤生态功能恢复提供了微生物学依据。
1 引言
全球野火规模、频率和强度的增加使火后植被恢复与生态系统服务功能维护备受关注。火灾通过改变土壤有机质和微生物群落深刻影响陆地生态系统功能，其中土壤微生物驱动80–90%的土壤生化过程，是土壤肥力恢复的关键。喀斯特地区生态脆弱，其浅薄土层和岩石荒漠化特征使生态系统受损后极难恢复。中国喀斯特面积占陆地15%，黔南地区作为典型喀斯特区域，其栓皮栎（Quercus fabri）阔叶林与马尾松（Pinus massoniana）针叶林是代表性植被。现有研究多关注微生物群落多样性，而对火后微生物功能与养分耦合机制的认识仍较缺乏。
2 材料与方法
研究区位于贵州惠水县，属亚热带季风湿润气候。2023年3–4月火灾后，于同年11月在火损与未火烧的栓皮栎林（UQ/FQ）和马尾松林（UP/FP）设置20个样方采集表层土壤。测定土壤总有机碳（TOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）含量，并通过16S rRNA和ITS测序结合FAPROTAX与FUNGuild数据库预测微生物功能。利用方差分析、Shannon-Wiener指数（H）、Simpson指数（D）、RDA排序及Mantel检验解析微生物功能与养分的关联。
3 结果与分析
3.1 微生物养分功能多样性
火烧后两类森林细菌功能多样性显著增加且趋于一致，木聚糖降解（xylanolysis）始终为优势功能。真菌功能响应具林型特异性：马尾松林火后真菌功能多样性提升，而栓皮栎林无显著变化。火烧使栓皮栎林中外生菌根（ectomycorrhizal）真菌丰度降低，未定义腐生菌（undefined saprotroph）上升；马尾松林优势真菌类型由外生菌根和真菌寄生（fungal parasite）转变为未定义腐生菌。
3.2 功能多样性与土壤养分关系
RDA分析表明细菌功能多样性（H、D指数）与TOC、TN、TP、TK均密切关联（解释量100%），真菌功能多样性则与TK相关性最强。火烧通过改变微生物功能组成间接调控土壤养分循环路径。
3.3 功能类型与养分的耦合机制
Mantel检验识别出20个细菌功能类型（如硝酸盐氨化BF2、硫化合物呼吸BF1）和10个真菌功能类型（如外生菌根FF9、未定义腐生FF25）与养分因子显著相关。火烧后两类森林细菌的TOC、TN、TP相关功能群丰度均增加，TK相关功能下降；真菌方面，栓皮栎林仅TP功能群增强，而马尾松林TOC和TP功能群提升、TN和TK功能群受抑制。
3.4 火烧对养分相关功能类型的调控
细菌功能群总丰度在火后表现为TOC、TN、TP提升，TK降低；真菌功能群则呈现TK＞TOC＞TN＞TP的格局。微生物驱动的养分循环中，钾循环活性最高而磷循环最弱，火后碳、磷循环增强趋势显著，氮循环响应因林型而异。
4 讨论
火烧对微生物功能的影响与林分凋落物特性及养分输入差异有关。马尾松林针叶凋落物分解缓慢，火后碳氮磷输入量较大，促使其微生物功能多样性响应更显著。细菌功能类型在火后趋同且对碳磷循环的先锋作用突出，可能与细菌对环境变化的敏感性和资源利用策略有关。真菌功能变化受林型调控，外生菌根等共生功能类群的火后衰减可能影响植物-土壤互作。
5 结论
火灾通过重塑土壤微生物功能多样性及养分代谢路径影响喀斯特森林生态恢复。细菌功能趋同与碳磷代谢增强是共性特征，而真菌功能及氮钾循环响应具林型特异性。研究强调了微生物功能在火后土壤养分重组中的先导作用，为喀斯特林火管理提供了理论依据。
