摘 要：松材線蟲病作為世界檢疫性病害嚴(yán)重危害松屬植物并威脅森林生態(tài)安全，至今沒有行之有效的措施對其進(jìn)行 控制和除殺。為滿足人們對森林提供多種生態(tài)服務(wù)的需要，通過對馬尾松林進(jìn)行高強(qiáng)度（采伐強(qiáng)度60%）和低強(qiáng)度（采伐強(qiáng) 度15%）2種間伐措施采伐松材線蟲病疫木后，采用高通量測序手段對松材線蟲病疫區(qū)馬尾松林土壤的細(xì)菌和真菌結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行分析，旨在探究間伐對松材線蟲病疫區(qū)馬尾松林土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化，分析對土壤微環(huán)境的影響。采用高通量測序法對間伐撫育后的馬尾松林土壤細(xì)菌和真菌群落進(jìn)行研究，結(jié)果表明，3種林分土壤細(xì)菌和真菌群落表現(xiàn)出明顯的差異，高間伐措施林分組（H-CK）的Shannon多樣性指數(shù)和Chao1指數(shù)最高，H-CK組的土壤微生物群落多樣性和豐富度顯著高于低間伐措施林分組（L-CK）和對照組（CK）。L-CK組中標(biāo)志細(xì)菌群落為Actinobacteriota（放線菌門），標(biāo)志真菌群落為Leotiomycetes（錘舌菌綱）；H-CK組中標(biāo)志細(xì)菌群落為Chloroflexi（綠彎菌門），標(biāo)志真菌群落為Dothideomycetes（座囊菌綱）。結(jié)合土壤理化性質(zhì)分析表明，與對照組相比，高強(qiáng)度間伐H-CK組的土壤有機(jī)質(zhì)含量上升13%，在增加土壤有機(jī)質(zhì)積累的同時，H-CK組的全氮含量達(dá)1.12 g/kg，堿解氮的含量為64.15 mg/kg，可顯著提高土壤全氮含量和有效氮含量的積累（P<0.05），從而提升林地地力。穩(wěn)步提升森林質(zhì)量，逐步將現(xiàn)有發(fā)生松材線蟲病的馬尾松純林培育成復(fù)層異齡針闊混交林，使其抗病能力增加，生態(tài)功能增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：間伐； 松材線蟲??； 土壤微生物； 群落結(jié)構(gòu)； 土壤化學(xué)性質(zhì)

中圖分類號：S763.18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.7525/j.issn.1006-8023.2024.05.009

Effects of Thinning Measures on Soil Microbial Diversity of Pinus massoniana Forest in Pine Wilt Disease Endemic Areas

Abstract： Pine wilt disease， as a world quarantine disease， seriously endangers pine plants and threatens forest ecological security. However， there are currently no effective measures to control and eliminate it. To suit people's needs for supplying diverse ecological services to the forest， high-intensity （60% logging intensity） and low-intensity （15% logging intensity） thinning measures were used in Pinus massoniana forests to harvest wood infected with pine wilt disease. The alterations in bacterial and fungal composition in the soil of P. massoniana forests impacted by the disease were analyzed using high-throughput sequencing. The objective was to investigate the alterations in the organization of the soil microbial community in P. massoniana forests impacted by thinning-induced pine wilt disease and assess the effects on the soil microenvironment. The soil bacterial and fungal populations of P. massoniana woods were investigated using the high-throughput sequencing technique. The findings demonstrated that the bacterial and fungal populations in the soil varied significantly among the three stands. The high thinning measure forest group （H-CK） had the greatest Shannon diversity index and Chao1 index， and the diversity and richness of the soil microbial community in the H-CK group were considerably higher than those in the low thinning measure forest group （L-CK） and control group （CK）. Actinobacteriota was the marker bacterial community and Leotiomycetes was the marker fungus community in the L-CK group. In the H-CK group， Chloroflexi was the marker bacterial community and Dothideomycotes was the marker fungal community. The high-intensity thinning H-CK group's soil organic matter content rose by 13% as compared to the control group， according to an analysis of soil physical and chemical properties. The H-CK group's total nitrogen content increased to 1.12 g/kg and its alkaline nitrogen content was 64.15 mg/kg as soil organic matter buildup increased. The forest's soil fertility was enhanced as a result， with a significant increase in both the total and accessible nitrogen content of the soil （P<0.05）. Steadily impoving forest quality， strengthening the disease resistance and boosting the ecological function of the current， pure Pinus massoniana forest that has been harmed by pine wilt disease by progressively transforming it into a multilayer， unevenly aged needle broad-leaved mixed forest.

Keywords： Thinning； pine wilt disease； soil microorganisms； community structure； soil chemical property

由松材線蟲（Bursaphelenchus xylophilus）［1］引起的松材線蟲?。≒ine wilt disease，PWD）會對松樹造成毀滅性傷害，一旦感染，松樹將會迅速萎蔫死亡，同時借助媒介昆蟲天牛的傳播，傳播擴(kuò)散的速度也十分驚人［2］。1982年，在我國南京中山陵被首次發(fā)現(xiàn)，至今儼然成為我國松樹的最大威脅，造成巨大經(jīng)濟(jì)和生態(tài)損失。截至2024年，該病害已擴(kuò)散至我國18個?。ㄖ陛犑?自治區(qū)）［3］（國家林業(yè)和草原局公告［2024年第4號］）。森林間伐撫育措施對于林業(yè)資源發(fā)展意義重大，影響森林生物多樣性的同時，也是衡量森林質(zhì)量變化的標(biāo)準(zhǔn)之一。生物多樣性的多元化富集可以促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化［4］，而間伐撫育則是森林經(jīng)營中最主要的經(jīng)營措施，間伐撫育可以改變林木生長環(huán)境，促進(jìn)林木生長和林下植被發(fā)育，同時也是恢復(fù)人工林地力的重要途徑［5］。間伐措施可以增加人工林物種的豐富度和地被覆蓋度，研究人員發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過間伐撫育后的5年生和26年生的杉木林，林下空間環(huán)境因子有顯著變化，而且植被生物量也得到顯著增加［6］。眾所周知，對于森林系統(tǒng)而言，生物多樣性越豐富，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定。目前我國大部分生態(tài)公益林都處于生態(tài)敏感度低的區(qū)位，人工林組成的生態(tài)公益林又存在結(jié)構(gòu)單一的問題，所以為了增加人工林的生態(tài)效益，科學(xué)撫育間伐增加生物多樣性，形成更加穩(wěn)定的人工林群落，才能更好地發(fā)揮出生態(tài)效益［7］。

土壤微生物作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分［8- 9］，在調(diào)節(jié)生態(tài)過程中發(fā)揮著重要作用，包括營養(yǎng)循環(huán)、病原體控制和植物生產(chǎn)力［10］。微生物群落在維持生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)方面，如養(yǎng)分循環(huán)、初級生產(chǎn)以及氣候調(diào)節(jié)等，扮演著重要的角色［11］。土壤生物多樣性的變化，主要是微生物多樣性［12］，可能從根本上影響生態(tài)系統(tǒng)功能［13］。已有研究表明，生態(tài)系統(tǒng)功能與物種多樣性呈正相關(guān)［14］，這可以歸因于生態(tài)位互補(bǔ)性、積極的相互作用和致病物種的減少，由此說明土壤微生物在提高森林質(zhì)量、增強(qiáng)森林抗病能力、恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)活力的重要性。研究人員通過對低質(zhì)林進(jìn)行一定程度的改造，發(fā)現(xiàn)20 m × 20 m的塊狀改造可以顯著提升土壤肥力［15］，同RIRhsQSR9xXfRYairA2V1yOqvD5O20pfHoYX+af1aL0=時在改造補(bǔ)植的過程當(dāng)中，補(bǔ)植密度［16］和撫育間伐的強(qiáng)度［17］都會影響最終土壤肥力的變化。

針對目前重慶當(dāng)?shù)厮刹木€蟲病疫情發(fā)生的情況，本研究通過不同強(qiáng)度的間伐措施降低疫區(qū)馬尾松比重，對不同間伐措施處理的松林土壤樣品進(jìn)行分析，探索間伐措施對林分土理化性質(zhì)的影響以及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化，對撫育間伐改造后的土壤微環(huán)境進(jìn)行綜合評價，發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度間伐措施（采伐強(qiáng)度60%）可以促進(jìn)疫區(qū)馬尾松林土壤微生物群落的富集，且增加林地土壤有機(jī)質(zhì)含量等與提升地力相關(guān)的物質(zhì)含量。可為后續(xù)重慶地區(qū)松材線蟲病疫區(qū)綜合改培，同時補(bǔ)植珍貴用材樹種等相關(guān)研究提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土樣采集及處理

2022年9月23日，在中國重慶市梁平區(qū)星橋鎮(zhèn)高都村（107°46′59.82″E，30°45′1.81″N）的松材線蟲病防治與馬尾松林綜合改培研究試驗區(qū)內(nèi)，選取立地條件相同的林地設(shè)置試驗標(biāo)準(zhǔn)樣地，同時對選取樣地進(jìn)行間伐撫育措施。于2023年10月19日進(jìn)行土樣采集，采集深度為0～20 cm，分別是對照組CK（林分郁閉度0.8左右）、低強(qiáng)度間伐組L-CK（林分郁閉度0.6左右）和高強(qiáng)度間伐組H-CK（林分郁閉度0.1左右），試驗組撫育強(qiáng)度分別為CK組（0%）、L-CK組（采伐強(qiáng)度15%）、H-CK組（采伐強(qiáng)度60%），每組設(shè)6個生物學(xué)重復(fù)。將采集好的土樣分成 2份，放置在-80 ℃冰箱里一份待測土壤微生物群落變化，一份待測土壤理化性質(zhì)。

1.2 DNA提取和擴(kuò)增子測序

使用OMEGA公司的DNA試劑盒提取總基因組DNA樣本（M5635-02）（OmegaBio-Tek，Norcross，GA，USA），提取方法根據(jù)試劑盒的說明。分別使用NanoDrop NC2000分光光度計（Thermo Fisher Scientific，USA）和瓊脂糖凝膠電泳檢測提取的DNA的質(zhì)量濃度和質(zhì)量。細(xì)菌16S rRNA的V5—V7區(qū)域的測序使用特異性引物擴(kuò)增，具體引物為：799F（5′- AACMGGATTAGAGATCKG-3′）和反向引物1193R（5′-ACGTCATCCCCACCTTCC-3′）；真菌ITS區(qū)域的測序使用特異性引物擴(kuò)增，具體引物為：ITSF（CTTGGTCATTTAGAGGAGGAAGTAA）和ITS2（GCTGCGTTCTTCATCGATGC）。聚合酶鏈反應(yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）組分包含5 μL緩沖液（5×）、0.25 μL Fast pfu DNA聚合酶（5 U/μL）、2 μL（2.5 mM）dNTPs、1 μL（10 μM）每個正向和反向引物、1 μL DNA模板和14.75 μL ddH2O。熱循環(huán)包括在98 ℃下初始變性5 min，然后是25個循環(huán)，包括在98 ℃下變性30 s，在53 ℃下退火30 s，以及在72 ℃下延伸45 s，72 ℃下最后延長5 min。PCR產(chǎn)物純化后，送至上海派森諾生物科技有限公司使用Illumina NovaSeq平臺和NovaSeq6000 SP試劑盒（600個循環(huán)）進(jìn)行對端2×250 bp測序。

1.3 測序原始數(shù)據(jù)處理

測序得到的數(shù)據(jù)使用QIIME2 2019.4［18］進(jìn)行分析，根據(jù)官方教程（https：//docs.qiime2.org/2019.4/tutorials/）進(jìn)行一些修改。使用解復(fù)用插件對原始序列數(shù)據(jù)進(jìn)行解復(fù)用，然后使用cutadapt插件切割引物［19］。使用DADA2插件進(jìn)行原始數(shù)據(jù)質(zhì)量過濾、去噪、合并和去除嵌合體［20］，利用mafft對齊分類單元進(jìn)行分類［21］。根據(jù)SILVA版本132/UNITE版本8.0數(shù)據(jù)庫，使用特征分類器插件［22］中的分類，分配給分類操作單元（Operational Taxonomic Units，OTU）或擴(kuò)增子序列變異（Amplicon Sequence Variants，ASVs）。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法及軟件

序列數(shù)據(jù)分析主要使用QIIME2和R軟件包（v3.2.0）進(jìn)行。OTU水平的α多樣性指數(shù)，如Chao1豐富度估計值［23］、Shannon多樣性指數(shù)［24-25］、Simpson指數(shù)［26］和Pielou均勻度指數(shù)［27］，使用QIIME2中的OTU表進(jìn)行計算，并可視化為柱狀圖。生成OTU水平排序的豐度曲線，以比較樣本間OTU的豐富度和均勻性。使用Jaccard指標(biāo)［28］、Bray-Curtis指標(biāo)［29］和UniFrac距離指標(biāo)［30］進(jìn)行β多樣性分析，以調(diào)查樣本間微生物群落的結(jié)構(gòu)變化，并通過主坐標(biāo)分析（principal co-ordinates analysis，PCoA）進(jìn)行可視化。主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）是基于屬級組成的剖面計算［31］?；跇颖?組中OTU的出現(xiàn)情況（無論其相對豐度如何），使用R包“VennDiagram”生成Venn圖，以可視化樣本或組之間的共享和唯一OTU。使用QIME2和默認(rèn)設(shè)置，應(yīng)用隨機(jī)森林分析來區(qū)分不同組的樣本［32- 33］。利用非加權(quán)組平均法（unweighted pair-group method with arithmetic means，UPGMA）分析微生物多樣性。

1.5 土壤基本理化性質(zhì)分析

土壤化學(xué)分析采用玻璃電極法測定pH、水土比5∶1v/m，元素分析儀（ELEMENTAR Vario El Cube）通過干式燃燒分析土壤有機(jī)碳（Organic Carbon，SOC）和土壤全氮Z07VWFolnBRvW1/1jiZLrZM4axJwijTbDPckW+ReUCU=（Total Nitrogen，TN），堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮（Alkaline Hydrolysis Nitrogen，AN）含量，火焰光度計法測定土壤NH4OAc（乙酸銨）提取液中有效鉀（Available Potassium，AK）含量，鉬銻抗比色法測定土壤鹽酸-氟化銨浸提液中有效磷（Available Phosphorus，AP）含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物群落的豐富度及富集分析

為保證各樣本在同一測序深度水平下進(jìn)行進(jìn)一步分析，抽平后CK組（對照）、L-CK組（低間伐）、H-CK組（高間伐）分別獲得土壤細(xì)菌的有效序列為535、460、489條序列；分別獲得土壤真菌的有效序列為106、69、84條序列。由圖1可知，Chao1指數(shù) 可表征土壤微生物群落的豐富度，結(jié)果表明，CK組的細(xì)菌（圖1（a））和真菌（圖1（b））豐富度均與處理組沒有顯著性差異，而L-CK組與H-CK組之間的細(xì)菌群落（圖1（a））和真菌群落（圖1（b））豐富度有顯著差異（P<0.05），同時H-CK組中細(xì)菌與真菌的Chao1指數(shù)均高于L-CK組，說明H-CK組的土壤微生物群落豐富度高于其他2組。Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)用于綜合考慮確定組間微生物群落多樣性，關(guān)于細(xì)菌多樣性（圖1（a）），H-CK組Shannon指數(shù)最高，并與其他2組有顯著性差異（P<0.05）； L-CK組Simpson指數(shù)最高，與CK組有顯著差異（P<0.05）。而對于真菌多樣性（圖1（b）），CK組Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均高于其他2組。Pielou均勻度指數(shù)用于確定均勻性，細(xì)菌群落均勻性H-CK組Pielou指數(shù)最高且與其他2組有顯著差異（P<0.05）；而真菌群落均勻性CK組Pielou指數(shù)最高。由此說明，經(jīng)過不同程度間伐處理后，馬尾松林土壤微生物的細(xì)菌多樣性及豐富度均有提升，真菌多樣性及豐富度呈下降趨勢，間伐措施對細(xì)菌群落影響較大。

2.2 微生物組成的多樣性及組成分析

基于Jaccard指標(biāo)的PCoA分析結(jié)果，不同處理類型馬尾松林土壤之間的群落組成差異明顯，如圖2（a）和圖2（b）所示。根據(jù)細(xì)菌門水平分類結(jié)果，16S rDNA測定序列被歸類為10個不同的門，如圖2（c）所示。3種處理的馬尾松林土壤細(xì)菌群落總體呈現(xiàn)出相似的門水平分類，但相對豐度存在差異。結(jié)合表1可知，第一，最豐富的酸桿菌門（Acidobacteria）在CK組和L-CK組樣本中均占1/3以上，但在H-CK組的樣品中的占比有所下降，只有24%。第二，優(yōu)勢門變形菌門（Proteobacteria）平均相對豐度為29%，CK組樣品中的占比略高于其他2組樣品，但在3組土壤中的相對占比沒有顯著差異。第三，優(yōu)勢門放線菌門（Actinobacteria）和第4優(yōu)勢門綠彎菌門（Chloroflexi）在H-CK組中的占比分別為18.45%和15.51%，顯著（P<0.05）高于CK組和L-CK組中的占比。根據(jù)真菌門水平上前5個分類結(jié)果，對照組CK的真菌群落相對豐度與其他兩者差異不大，如圖2（d）所示。結(jié)合表1可知，子囊菌門（Ascomycota）和擔(dān)子菌門（Basidiomycota）為3組土壤樣品中的優(yōu)勢真菌門類，且3組真菌相對占比沒有顯著差異。值得注意的是，在H-CK組中毛霉門（Mucoromycota）占比達(dá)0.7%，與其他2組樣品差異顯著。

2.3 關(guān)鍵微生物群落的篩選

對CK組、L-CK組和H-CK組3組樣品的差異群落進(jìn)行分析，3組樣品之間共同擁有301種細(xì)菌群落和69種真菌群落，如圖3（a）和圖3（b）所示。表明間伐處理措施影響馬尾松林土壤微生物群落差異變化主要集中在細(xì)菌群落。同時，利用線性判別分析（Linear discriminant analysis Effect Size，LEfSe）對3組樣品種的差異群落分析后發(fā)現(xiàn)，CK組中造成組間差異的標(biāo)志細(xì)菌群落為擬桿菌門（Bacteroidota），真菌群落為擔(dān)子菌門（Basidiomycota）；L-CK組中標(biāo)志細(xì)菌群落為放線菌門（Actinobacteriota），標(biāo)志真菌群落為錘舌菌綱（Leotiomycetes）；H-CK組中標(biāo)志細(xì)菌群落為綠彎菌門（Chloroflexi），標(biāo)志真菌群落為座囊菌綱（Dothideomycetes），如圖3（c）和圖3（d）所示。

2.4 理化性質(zhì)

間伐處理顯著降低了土壤pH，與對照處理CK（pH=4.97）相比，低強(qiáng)度間伐處理L-CK（pH=4.16）和高強(qiáng)度間伐處理H-CK（pH=4.18）土壤pH顯著 （P<0.05）下降，如圖4（a）所示；CK、L-CK、H-CK土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為18.31、13.22、20.64 g/kg，如圖4（b）所示；土壤的全氮含量分別為0.97、0.90、1.12 g/kg，如圖4（c）所示；總鉀含量分別為19.24、14.99、27.01 g/kg，如圖4（g）所示。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和總鉀含量在3個處理中均存在顯著差異，低強(qiáng)度間伐組含量最低，而在高強(qiáng)度間伐組含量最高，與對照組相比，低強(qiáng)度間伐土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和總鉀含量分別顯著降低了28%、7%和22%，高強(qiáng)度間伐組分別顯著增加了13%、15%和40%。說明土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和總鉀含量對間伐強(qiáng)度的響應(yīng)機(jī)制存在差異。CK、L-CK、H-CK土壤總磷含量分別為0.41、0.61、0.76 g/kg，如圖4（e）所示；有效鉀含量分別為60.84、69.21、75.11 mg/kg，如圖4（h）所示；兩者在土壤中的含量均隨著間伐強(qiáng)度的上升而顯著增加，與對照組相比，土壤總磷含量在低強(qiáng)度間伐和高強(qiáng)度間伐處理中分別增加了48.78%和85.37%；土壤有效鉀含量分別增加了14%和22%。對0～20 cm土層的土壤來講，低強(qiáng)度間伐會降低土壤有機(jī)質(zhì)，而高強(qiáng)度間伐會增加土壤有機(jī)質(zhì)的積累或儲存；解氮的含量分別為56.62、55.65、64.15 mg/kg，如圖4（d）所示。值得注意的是，H-CK組中土壤中的全氮含量與堿解氮（水解性氮）都顯著高于其他 2組（P<0.05）。與CK組對比，全氮含量提升了15%；堿解氮含量提升了13%。說明高強(qiáng)度間伐措施可提高土壤全氮含量和有效氮含量的積累。

由圖4（f）可知，CK、L-CK和H-CK的有效磷的含量分別為18.43、57.04、6.36 mg/kg。與CK組對比，L-CK組全磷含量提升了49%、H-CK組提升了85%，達(dá)到顯著差異（P<0.05）；L-CK組的有效磷含量提升了209%，H-CK組降低了68%，達(dá)到顯著差異（P<0.05）。說明低強(qiáng)度間伐措施對土壤有效磷的含量影響巨大；由圖4（g）和圖4（h）可知，CK、L-CK、H-CK的總鉀含量分別為19.24、14.99、27.01 g/kg；有效鉀的含量分別為60.84、69.21、75.11 mg/kg。與CK組對比，L-CK組總鉀含量降低了22%、H-CK組提升了40%，達(dá)到顯著差異（P<0.05）；L-CK組有效鉀含量提升了14%，H-CK組提升了23%，達(dá)到顯著差異（P<0.05）。說明高強(qiáng)度間伐措施可提高土壤總鉀含量和有效鉀含量的積累。

2.5 微生物群落與環(huán)境因子相關(guān)性

為研究經(jīng)過不同強(qiáng)度間伐措施后土壤環(huán)境對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響，將土壤化學(xué)性質(zhì)（pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、有效鉀）以及微生物群落組成進(jìn)行冗余分析（Redundancy analysis，RDA），這樣可以更為直觀清楚地反映環(huán)境因子對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。由圖5（a）可知，在各個土壤理化性質(zhì)中，全鉀射線最長，其次為全氮，全鉀與全氮對土壤細(xì)菌群落影響程度最高，pH射線最短，其次是有效鉀，pH和有效鉀對土壤細(xì)菌群落影響程度最低；H-CK組分布于RDA1坐標(biāo)的負(fù)方向，CK組和L-CK組主要分布于RDA1坐標(biāo)的正方向，CK組和L-CK組分布于RDA2坐標(biāo)的正方向，H-CK組分布于RDA2坐標(biāo)的負(fù)方向。彼此之間分布都有一定的距離，說明經(jīng)過間伐處理后各組土壤細(xì)菌有顯著變化，且各具特點不再相似。由圖5（b）可知，pH射線最長，其次為全磷，pH與全磷對土壤真菌群落影響程度最高，堿解氮射線最短，其次是全氮，堿解氮和全氮對土壤真菌群落影響程度最低；CK組分布于RDA1坐標(biāo)的負(fù)方向，L-CK和H-CK分布于RDA1坐標(biāo)的正方向，CK組和L-CK組分布于RDA2坐標(biāo)的正方向，H-CK組分布于RDA2坐標(biāo)的負(fù)方向。與細(xì)菌群落相比，影響真菌群落的環(huán)境因子有所不同，但總體分布還是有一定距離。

3 討論與結(jié)論

“植被-土壤-微生物”作為一個整體系統(tǒng)，其內(nèi)在的協(xié)同關(guān)系是植物群落受到干擾后研究的關(guān)鍵。土壤微生物是土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的儲備庫，在森林生態(tài)系統(tǒng)中對土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)、病菌抑制、植物生長調(diào)控以及初級生產(chǎn)力方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用［34］。森林間伐是世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的林業(yè)經(jīng)營實踐之一，有研究表明，不同的間伐強(qiáng)度可引起林下植物、土壤理化性質(zhì)和土壤微生物等多種多樣的生態(tài)響應(yīng)［35］。植物和微生物在進(jìn)化中一直處于相互影響、相互制約的狀態(tài)，同一植物病原體可能在不同的植物中發(fā)揮積極或消極的作用［37］。在松材線蟲侵染松樹的過程中，松樹中微生物群落的組成將發(fā)生變化。一些特定微生物的豐度最終會影響松樹的健康［38］。前人研究發(fā)現(xiàn)，對線蟲有毒的細(xì)菌主要是芽孢桿菌屬［39］和沙雷氏菌屬［40］的種類，真菌主要是木霉屬［41］和Esteya屬［42］的種類?；诟咄糠治鼋Y(jié)果表明，3種林分土壤細(xì)菌和真菌群落表現(xiàn)出明顯的差異，L-CK和H-CK土壤微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)均與CK存在顯著差異。從alpha多樣性的分析結(jié)果來看，H-CK組的土壤微生物群落豐富度高于其他2組（P<0.05），且Chao1指數(shù)均為H-CK最高、L-CK組最低（P<0.05），由此表明馬尾松林經(jīng)高間伐措施處理后，土壤細(xì)菌群落分布均勻且豐富度提升；多樣性指數(shù)結(jié)果表明，真菌多樣性及豐富度呈下降趨勢，高間伐措施對土壤真菌具有選擇作用，間伐措施改變生境內(nèi)真菌群落的棲息環(huán)境且更加適宜細(xì)菌生長，某些細(xì)菌群落成為優(yōu)勢種群，抑制真菌群落的繁殖生長，導(dǎo)致土壤真菌總體多樣性下降。

間伐處理后從3種林分的土壤物種組成看，雖然土壤細(xì)菌群落的主要優(yōu)勢門類一致，組間的優(yōu)勢門的相對比例明顯不同（表1）。值得注意的是，通過線性判別分析3組樣品中的差異群落，如圖3（c）和圖3（d）所示。L-CK組中標(biāo)志細(xì)菌群落為Actinobacteriota，且此類細(xì)菌種群所占比例只有0.08%，顯著低于其他2組。推測間伐措施改變土壤微生物群落構(gòu)成，使得某些群落成為優(yōu)勢種群同時發(fā)揮一定作用，造成土壤養(yǎng)分發(fā)生變化。Actinobacteria在自然界存在廣泛［43］，多數(shù)為腐生型，且其在維持生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)［44］與加速有機(jī)物分解，促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化都有積極作用［45］。間伐措施改變了土壤中放線菌的比例，所以造成H-CK組的土壤有機(jī)質(zhì)含量均高于其他2組，如圖4（b）和圖4（f）所示。放線菌在生長過程中，可代謝多種物質(zhì)如茴香霉素、放線菌酮和多氧菌素等，這些物質(zhì)可以抑制多種病原微生物，刺激誘導(dǎo)植物免疫，增強(qiáng)其抗病能力，提升森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性［46］；與此同時，H-CK組土壤綠彎菌門（Chloroflexi）相對豐度高達(dá)18%，顯著高于其他2組，推測高間伐措施使得馬尾松林土壤的綠彎菌門微生物富集，從而影響土壤理化性質(zhì)的差異變化。經(jīng)過土壤檢測（圖4），發(fā)現(xiàn)除有效磷含量與pH讀數(shù)低于其他2組，其余6項土壤指標(biāo)均顯著高于其他2組（P<0.05）。綠彎菌的分布廣泛，在深水湖泊中，綠彎菌的相對豐度高達(dá)26%［47］。對于綠彎菌門的富集，有研究人員認(rèn)為綠彎菌門相對豐度占比高可能是不良群落結(jié)構(gòu)的特征，如連作后的人工楊樹林［48］綠彎菌門微生物的相對豐度顯著升高，且連作土壤的營養(yǎng)代謝與綠彎菌門的富集有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，致使烤煙生長受阻［49］，因此綠彎菌的富集可能導(dǎo)致土壤環(huán)境不利于馬尾松林的生長；相反，綠彎菌因其獨(dú)特固碳的方式“3-HP固定CO2”和豐富的代謝途徑，參與C［50］、N［51-52］和硫（S）［53］等一系列重要生源元素的生物地球化學(xué)循環(huán)過程，對于森林的固碳能力和土壤養(yǎng)分的提升有一定的貢獻(xiàn)。針對高強(qiáng)度間伐后的馬尾松林，相關(guān)微生物的富集是否有利于接下來的森林生產(chǎn)經(jīng)營，還需進(jìn)一步開展?fàn)I林措施后，驗證其在提升森林生態(tài)效益的作用。

撫育間伐對松材線蟲病疫區(qū)馬尾松林的土壤理化特征有顯著的影響。土壤pH是土壤各種化學(xué)性質(zhì)的綜合體現(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)，間伐處理顯著降低了土壤pH，這可能是由于間伐后林內(nèi)溫度上升，促進(jìn)了微生物對凋落物的分解，從而使凋落物中的有機(jī)酸降低了土壤pH［54］。不同的土壤pH可以影響土壤有機(jī)質(zhì)的合成及分解、土壤微生物的活動與種類等，見表1和圖2。土壤有效鉀和總磷含量隨著間伐強(qiáng)度的上升而顯著增加，這可能是由于間伐后改善了林內(nèi)光照和土壤環(huán)境，從而大幅降低了植物對資源的競爭，在林下更新先鋒種未大面積建立起來前實現(xiàn)了土壤有效鉀和總磷含量的冗余。本研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，高強(qiáng)度間伐顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮、總磷、總鉀和有效鉀的含量，但對輕度間伐的正向影響卻不大，這可能是由于間伐地表凋落物，凋落物中的養(yǎng)分沒有參與到植物-土壤-微生物的養(yǎng)分循環(huán)中，而高強(qiáng)度間伐后降低了大幅林分密度，同時高強(qiáng)度撫育改變林內(nèi)光照、濕度和郁閉度等氣候條件，對有益微生物，如硝化細(xì)菌、固氮菌和氨化細(xì)菌的富集創(chuàng)造了條件，促進(jìn)其生長及活動，這樣不僅加快土壤有機(jī)質(zhì)的分解效率，使得有機(jī)質(zhì)含量有顯著提升，如圖4（b）所示。這同樣與本研究土壤微生物的研究結(jié)果相符合，貧營養(yǎng)型細(xì)菌酸桿菌門在CK和L-CK組中占比均超過1/3，在H-CK組中下降到不到1/4［55］。高明等［56］得出19%～21%中等強(qiáng)度撫育間伐方式有利于土壤化學(xué)性質(zhì)改善。結(jié)合本研究的結(jié)果，60%高強(qiáng)度撫育間伐方式對土壤化學(xué)性質(zhì)的改善更加明顯，同時增加有機(jī)質(zhì)含量、富集有益細(xì)菌、增強(qiáng)土壤的固碳能力。至于19%～21%中等強(qiáng)度撫育間伐是否更加適合馬尾松林，還需進(jìn)一步試驗說明，后續(xù)土壤肥力的變化和具體營林措施的影響情況也需要長期的科學(xué)監(jiān)測和分析。

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