《Applied Soil Ecology》：Arbuscular mycorrhizal fungi and bacterial communities across selective logging, low-flooded forest and conserved Mayan Forest
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选择性砍伐与季节性洪水森林土壤微生物多样性及群落结构比较，采用环境DNA（16S和18S rRNA基因）与形态学分析，发现砍伐后六年的细菌多样性相似，但丰度较高；洪水森林AMF多样性显著不同，可能为微生物避难所。
卡洛斯·阿尔贝托·普赫-豪（Carlos Alberto Puch-Hau）|马丁·哈桑·波洛-马西亚尔（Martin Hassan Polo-Marcial）|布鲁诺·托米奥·戈托（Bruno Tomio Goto）|梅赛德斯·安帕罗·金塔尼利亚-梅纳（Mercedes Amparo Quintanilla-Mena）|玛伊拉·阿莱杭德拉·卡尼萨雷斯-马丁内斯（Mayra Alejandra Ca?izares-Martínez）|戴安娜·E·阿达梅-卡斯特罗（Diana E. Adame-Castro）|布里斯尼·Z·佩雷斯-加菲亚斯（Brisni Z. Pérez-Garfias）|阿尔弗雷多·F·亚涅斯-蒙塔尔沃（Alfredo F. Yanez-Montalvo）|西尔维娅·G·格拉纳多斯-普埃尔托（Silvia G. Granados-Puerto）|埃德加·冈萨雷斯-戈多伊（Edgar González-Godoy）|玛格达莱娜·马尔克斯-桑托斯（Magdalena Márquez-Santos）|路易斯·阿尔贝托·拉拉-佩雷斯（Luis Alberto Lara-Pérez）
墨西哥国家技术学院（Tecnológico Nacional de México）瓦亚多利德高级技术学院分校（Campus Instituto Tecnológico Superior de Valladolid），地址：瓦亚多利德-蒂齐明公路（carretera Valladolid - Tizimín）3.5公里处，邮编97780，尤卡坦州瓦亚多利德，墨西哥
摘要
促进生物保护需要我们进一步了解物种分布、生物多样性及其对人为影响的响应，包括那些可能作为生物避难所的未探索环境。在墨西哥的尤卡坦半岛，林业依赖于在可持续社区管理下进行的选择性采伐，这种管理方式与季节性洪水森林之间存在生物联系。尽管这些森林对特定动植物和碳储存具有重要意义，但其土壤生物多样性仍知之甚少。本研究旨在通过整合环境DNA分析（细菌使用16S和18S rRNA基因，丛枝菌根真菌使用18S rRNA基因）以及丛枝菌根真菌孢子的形态特征，评估并比较不同植被梯度下细菌和丛枝菌根真菌（AMF）的多样性和群落组成：选择性采伐后的森林（采伐后六年）、受保护的森林以及季节性洪水森林。结果显示，选择性采伐森林与低洪水森林之间的AMF群落组成存在显著差异。细菌多样性在各站点间相似，但选择性采伐森林中的细菌丰富度更高。受保护的森林中放线菌数量较多，而低洪水森林中疣微菌数量较多。此外，选择性采伐森林中的绿弯菌多样性也更高。尽管存在这些差异，不同站点间的细菌和丛枝菌根真菌群落结构仍较为相似。冗余分析表明土壤化学成分与微生物群落结构之间没有显著差异。我们的研究结果表明，选择性采伐有助于维持土壤微生物多样性。此外，季节性洪水森林孕育了独特的丛枝菌根真菌群落，其中可能包含未被描述的物种，这突显了它们作为地下生物多样性重要储存库的价值。这些微生物模式可能影响关键的土壤功能，如养分循环和土壤碳动态。
引言
热带森林是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一，具有重要的生态功能，如碳封存、养分循环和生物多样性保护（Myers等人，2000年；Dirzo和Raven，2003年；Davis等人，2020年）。然而，土地用途转变为农业、牧场和木材采伐已成为生物多样性丧失、森林砍伐和退化的主因（Kissinger等人，2012年）。那些限制土地转为农业用地和林业开发的地区通常具有岩石地貌、陡峭坡度和陆地湿地，这些环境是重要的生物多样性避难所（Selwood和Zimmer，2020年）。例如季节性洪水森林就具有高生物多样性，应予以优先保护；然而，它们在土壤生物多样性调查中常常被忽视（Islebe等人，2015年）。目前，全球不到10%的丛枝菌根真菌热点地区和不到30%的土壤微生物存在于保护区（Guerra等人，2022年；Van Nuland等人，2025年）。监测丛枝菌根真菌和细菌，特别是在被忽视的环境、未探索的植被以及采用可持续管理方式的生态系统中，将有助于了解它们的生物地理分布和多样性，以及管理实践对生物多样性变化的影响（Cockell和Jones，2009年）。此外，这将为制定保护政策提供有力证据（Guerra等人，2022年；Stewart等人，2025年），并支持促进可持续林业管理的自愿性绿色认证计划（Matias等人，2024年）。
选择性采伐是热带地区最常见的森林管理方式，在保护工作中发挥着重要作用，是全面砍伐的替代方案（Asner等人，2005年；Edwards和Laurance，2013年；Putz等人，2019年）。然而，其对土壤生物多样性和生态系统功能的影响仍不甚清楚（Tomao等人，2017年；Tomao等人，2020年）。了解这些影响对于开发更可持续的森林管理实践以及减少对土壤健康、生态过程和土壤微生物群落的负面影响至关重要。
土壤微生物群落，包括真菌（腐生菌、病原菌和菌根共生菌）和细菌，在枯落物分解、土壤肥力、土壤碳形成和保留、植物营养以及森林中幼苗的生长和招募方面起着重要作用（Artursson等人，2006年；Pérez de Luque等人，2017年；Nacoon等人，2020年；López-Mondéjar等人，2020年；Horsch等人，2023年）。这些微生物对生态系统多功能性有显著贡献，但它们对人为干扰（包括选择性采伐）非常敏感（Wagg等人，2014年；Zemanova等人，2017年；Sun等人，2020年；Lan等人，2021年；Lan等人，2022年；Auer等人，2024年）。虽然一些研究表明土壤微生物群落对选择性采伐具有韧性，但其他研究则显示其丰度和多样性在干扰后多年内会下降（Kerfahi等人，2014年；Lee-Cruz等人，2013年；Pereira等人，2018年；Robinson等人，2020年）。这些结果的差异可能取决于环境异质性、采伐强度和恢复时间（Kerfahi等人，2014年；Tripathi等人，2016年）。环境DNA（eDNA）的高通量测序揭示了真菌和细菌群落如何响应环境梯度和土地利用变化（Lan等人，2021年；Ladin等人，2021年）。土壤生物多样性不仅包括物种丰富度和丰度，还包括不同类群之间的复杂相互作用（Delgado-Baquerizo等人，2016年）。此外，环境DNA序列的相对丰度对不同真菌类群产生了不同影响，其中丛枝菌根真菌在选择性采伐地区的韧性高于非丛枝菌根真菌，如外生菌根真菌、内生菌根真菌和地衣化真菌（Robinson等人，2024年）。在比较选择性采伐后的森林转化韧性时，发现真菌比细菌更容易受到这种变化的影响（Jin等人，2019年）。因此，关键土壤微生物群体的丰度变化可能直接影响养分循环、土壤多样性和生物保护（Jin等人，2019年；Robinson等人，2024年）。
在墨西哥的尤卡坦半岛，许多社区（当地称为“ejidos”）的经济依赖于多周期森林系统，该系统包括25年的采伐周期，至少75年的轮作周期和较低的采伐强度（Ellis等人，2014年；Putz等人，2019年）。这种森林管理方式被认为是可持续的，因为它保持了较高的完整森林比例，并支持当地生计（Ellis和Porter-Bolland，2008年；Ellis等人，2019a；Ellis等人，2019b）。然而，关于这些管理方式对土壤微生物群落多样性的影响的研究有限，尤其是在半常绿热带森林中。该地区的另一种重要植被类型是季节性洪水森林，其特点是植被高度较低（8-10米），能够适应长达六个月的季节性洪水，随后是干燥期（Islebe等人，2015年；Moron-Ríos和Mendoza-Arroyo，2019年）。这些低洪水森林（当地称为“bajos”或“ak'alche”）自然地嵌入在生产性森林景观中，与选择性采伐区域形成异质镶嵌体。它们是重要的碳储存库，拥有高多样性的植物物种，包括兰花和凤梨科植物等需要保护的物种，并作为天然的生物连接纽带（Palacio-Aponte等人，2002年；Islebe等人，2015年；Pinto等人，2017年；Dzul和Stefanoni，2020年；Cejudo等人，2024年）。由于周期性洪水，这些区域不适合木材采伐，实际上起到了未受管理的生物避难所的作用。它们可能为土壤微生物多样性提供宝贵见解，并与受保护的森林和选择性采伐区域一起，有助于了解整个景观中的土壤生物多样性分布。这些植被中包含具有经济价值的物种，如Haematoxylum campechianum（西班牙语称为“palo de tinte”）和用于房屋建造的硬木（Sierra-Huelsz等人，2017年；Sierra-Huelsz和Kainer，2018年；Moron-Ríos和Mendoza-Arroyo，2019年）。低洪水森林分布在尤卡坦州、金塔纳罗奥州和坎佩切州，覆盖面积达1,170,033公顷，其中约56%受到干扰（Islebe等人，2015年）。尽管这些森林具有重要的生态价值，但它们面临严重的森林砍伐威胁（Pinto等人，2017年；Moron-Ríos和Mendoza-Arroyo，2019年）。这种转变严重威胁了它们的分布和生态系统服务。此外，尽管这些森林在碳储存和生物多样性保护中发挥着关键作用，但相关生态研究，尤其是关于土壤微生物群落的研究仍然有限（Solís-Rodríguez等人，2020年）。这些微生物对于理解植物在缺氧条件和干旱条件下的适应性以及应对气候变化的韧性至关重要。
本研究旨在通过使用环境DNA序列（细菌使用16S rRNA基因，丛枝菌根真菌使用18S rRNA基因）和丛枝菌根真菌孢子的形态分析，评估并比较不同植被梯度下细菌和丛枝菌根真菌（AMF）群落的组成和多样性：选择性采伐后的森林、受保护的森林以及季节性洪水森林。研究假设选择性采伐在干扰后六年对土壤微生物群落（AMF和细菌）的组成、丰度和多样性没有显著影响。然而，预计低洪水森林在多样性和组成上会与选择性采伐和受保护的森林有所不同，因为它们代表了不同的环境，可能是重要的土壤微生物群落避难所。
部分内容
土地利用和植被类型
新贝卡尔（Nuevo Becal）的面积为51,135.49公顷，包括选择性采伐区、自然保护区、口香糖生产区、生长超过20年的次生植被、农业区以及低频率洪水森林等。目前，有25,000公顷的土地正在进行永久性选择性采伐，2016年，该区域根据森林管理委员会（FSC）的标准获得了可持续森林管理的认证。
土壤化学性质
受保护森林、低洪水森林和管理森林的化学性质在潜在氧化还原状态方面存在统计学差异（ANOVA：F2,16 = 5.27；p = 0.018），其中低洪水森林的氧化还原状态较高，其次是管理森林和受保护森林（表1）。pH值、有机物、有机碳、总氮和碳酸钙含量等化学变量在各站点间没有差异（ANOVA：F2,16 = 1.8；p > 0.05；表1）。pH值略有
讨论
我们的结果在很大程度上支持了研究假设，表明低洪水森林孕育了独特的微生物群落，尤其是丛枝菌根真菌，其丰度显著高于选择性采伐森林和受保护森林。这证实了低洪水森林是微生物生物多样性的重要避难所。
研究表明，在选择性采伐后六年，尽管采伐强度为20-30%，细菌和丛枝菌根真菌的多样性没有显著下降。
结论
本研究分析了热带常绿森林的多样性，包括采伐后六年的受保护森林、选择性采伐后的森林以及季节性洪水森林，使用了16S rRNA（细菌）和18S rRNA（丛枝菌根真菌）的高通量测序以及基于孢子的分类学形态学方法。研究结果表明，在低强度选择性采伐后六年，细菌和丛枝菌根真菌的多样性没有显著下降。相反，我们发现
CRediT作者贡献声明
卡洛斯·阿尔贝托·普赫-豪（Carlos Alberto Puch-Hau）：撰写初稿、方法论、数据分析、概念构建。马丁·哈桑·波洛-马西亚尔（Martin Hassan Polo-Marcial）：撰写、审稿与编辑、方法论。布鲁诺·托米奥·戈托（Bruno Tomio Goto）：撰写初稿、方法论、数据分析。梅赛德斯·安帕罗·金塔尼利亚-梅纳（Mercedes Amparo Quintanilla-Mena）：撰写、审稿与编辑、方法论、数据分析、数据管理。玛伊拉·阿莱杭德拉·卡尼萨雷斯-马丁内斯（Mayra Alejandra Ca?izares-Martínez）：撰写、审稿与编辑、方法论、数据分析。戴安娜·E·阿达梅-卡斯特罗（Diana E. Adame-Castro）：审稿
资助
本研究部分由Rainforest Alliance和TecNM项目（项目编号：8840.20-P）资助，该项目资助了LALP的研究工作。研究使用了CONACYT项目（项目编号：316492）提供的基础设施。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本研究的利益冲突。
致谢
我们衷心感谢Rodolfo Juárez（Rainforest Alliance）、Héctor Arias、Efraín Guzmán、Pedro Gutiérrez、Carlos Ramos Jiménez、Lucio López和Ernesto Guzmán Sánchez（墨西哥坎佩切州Nuevo Becal的林业助理）在野外调查中提供的后勤支持。研究工作使用了CONAHCYT项目（项目编号：316492）提供的基础设施。我们还要感谢Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías（CONAHCYT）提供的博士后资助。
