《Applied Soil Ecology》：Characterising soil microbial communities in thinned and unthinned eucalyptus forest in southwestern Australia
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本研究针对气候变化背景下森林生态系统干旱加剧导致树木死亡的问题，在澳大利亚西南部北贾拉桉树林开展间伐对土壤微生物群落(SMC)影响的实证研究。通过对比间伐与未间伐样地树木基部与林间空间的土壤样本，发现采样位置比间伐操作对微生物群落的影响更为显著，仅观察到细菌/真菌家族和功能群相对丰度的细微变化。该研究为理解地下生物多样性对森林管理措施的响应提供了重要数据，发表于《Applied Soil Ecology》。
随着全球气候变化持续加剧，森林生态系统正面临着前所未有的干旱和高温压力。近年来，大规模树木死亡事件在世界各地频发，严重改变了森林的结构、组成和功能。在应对这一挑战的多种策略中，森林间伐作为一种主动的气候适应管理工具备受关注，其通过选择性移除部分树木来减少水分竞争，从而提高森林对干旱的抵抗力。然而，间伐对森林地下生态系统，特别是对土壤微生物群落这一关键生物指标的影响，尚缺乏深入量化研究。土壤微生物群落包括细菌、古菌、原生生物、病毒和真菌等，在养分循环、碳储存等生态过程中扮演着不可或缺的角色，是评估地下生态系统健康的重要指标。
为了填补这一知识空白，研究人员在澳大利亚西南部的北贾拉桉树林开展了一项案例研究。该区域自1970年代以来经历了长期的干旱和变暖，极端气候事件对包括贾拉林在内的生态系统造成了严重影响。本研究选取Yarragil 4L流域作为研究区，该流域在2019年12月至2020年2月期间进行了第二次间伐作业，将基础面积从30平方米/公顷减少到10平方米/公顷。研究人员在间伐两年后（2021年5月）采用时空替代设计，在间伐区和相邻未间伐区各设置了20个样地，分别位于成年桉树基部和林间空间，共获得40个土壤样本。
研究团队运用了多种关键技术方法开展分析。他们采集了土壤样本并测量了多项环境变量，包括冠层覆盖度、土壤湿度、土壤理化性质等。通过DNA提取和扩增子测序技术，针对细菌16S rRNA基因V3-V4区和真菌ITS2区进行测序，使用DADA2流程处理序列并获得扩增子序列变异(ASV)。利用UNITE和Greengenes2数据库进行物种分类注释，并通过FUNGuild和FAPROTAX工具分别对真菌和细菌进行功能预测。统计分析包括非度量多维标度(NMDS)、置换多元方差分析(PERMANOVA)、广义线性混合模型(GLMM)和微生物组成分析(ANCOM-BC2)等方法。
研究结果揭示了间伐对土壤微生物群落的微妙影响。在微生物群落组成方面，研究发现采样位置（树木基部与林间空间）对真菌和细菌群落组成的影响显著大于间伐处理本身。真菌群落中，子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)占主导地位；细菌群落则以放线菌门(Actinomycetota)、假单胞菌门(Pseudomonadota)和酸杆菌门(Acidobacteriota)为主。尽管在门水平上未观察到间伐引起的显著差异，但在科水平上发现了细微变化。真菌中有8个科在未间伐区丰度较低，2个科在未间伐区丰度较高；细菌中有6个科在间伐区丰度较低，1个科在未间伐区丰度较高。
微生物多样性分析显示，细菌丰富度在树木基部样本中显著低于林间空间样本，而间伐处理对丰富度无显著影响。香农多样性指数在两种微生物群落中均受到采样位置的显著影响，树木基部样本的多样性显著低于林间空间样本。功能群分析表明，真菌中其他共生营养菌在间伐区相对丰度较高，而采样位置对真菌功能群的影响更为明显。细菌功能群在间伐处理间无显著差异，但采样位置影响了多种功能群的相对丰度。
环境因子分析发现，间伐处理和采样位置对环境和土壤理化特征有显著影响。间伐区的冠层覆盖度显著较低，而到最近邻树的平均距离显著较高。土壤pH值、钙镁含量和土壤湿度在林间空间样本中显著高于树木基部样本。这些环境因子的差异与微生物群落的变化密切相关。
讨论部分强调，本研究首次系统描述了地中海型桉树林中间伐对土壤微生物群落的短期影响。研究发现间伐两年后微生物群落已显示出恢复迹象，表明土壤微生物对间伐干扰具有一定的韧性。这一发现对于将间伐作为气候变化适应策略的推广应用具有重要意义，因为它表明在改善森林水分状况的同时，可能不会对地下生物多样性造成长期负面影响。
然而，研究也观察到一些值得关注的细微变化，特别是与养分循环相关的微生物类群丰度的改变。例如，间伐区中一些重要的分解菌和营养循环菌丰度降低，可能对长期的生态系统功能产生潜在影响。这些发现强调了在实施森林管理措施时进行持续监测的重要性，以确保地上和地下生态过程的协调平衡。
该研究的创新之处在于同时考虑了间伐处理和微生境位置对土壤微生物群落的影响，揭示了林内空间异质性在塑造微生物分布格局中的重要作用。这一认识对于未来研究设计和森林管理实践具有重要指导意义，提示我们需要更加关注微尺度环境变异对生态系统响应的影响。
总体而言，这项研究为理解适应性森林管理措施对地下生物多样性的影响提供了重要见解，强调了将土壤微生物群落纳入森林管理效果评估的必要性。随着气候变化压力的持续加剧，类似间伐这样的主动管理措施可能会更广泛地应用，因此持续跟踪研究其长期生态效应至关重要，特别是在不同森林类型和气候条件下验证这些发现，将为制定更加科学合理的森林适应策略提供坚实依据。
