真菌殘體是土壤穩(wěn)定碳和可利用氮的重要來源，在外生菌根真菌（ECM）高度共生的高寒針葉林中尤其如此。微生物是調(diào)控ECM真菌殘體分解的關(guān)鍵因子，然而目前尚不清楚真菌殘體微生物群落的組成特征、演化規(guī)律和對環(huán)境變化（如氮沉降）的響應(yīng)。這一認(rèn)識不足很大程度上限制了對全球變化背景下高寒森林生物地球化學(xué)循環(huán)過程的科學(xué)認(rèn)知。
基于此，中國科學(xué)院成都生物研究所尹華軍研究員團隊以ECM高度共生的西南針葉林—華山松（Pinus armandi）為研究對象，采集該區(qū)域兩種常見ECM真菌子實體（牛肝菌屬Boletus和紅菇屬Russula）開展原位分解實驗。同時，依托團隊建立的模擬氮沉降（對照；低氮：25 kg N /ha/yr；高氮：50 kg N /ha/yr）試驗樣地，監(jiān)測20周內(nèi)真菌殘體微生物群落變化和對氮添加的響應(yīng)。進而，結(jié)合殘體化學(xué)組分分析，揭示氮沉降下真菌殘體微生物群落的調(diào)控機制。研究結(jié)果表明：1. 相較于土壤，真菌殘體微生物以富營養(yǎng)細(xì)菌和快速生長真菌（moulds and yeasts）為主。另外，在真菌殘體快速分解階段（前5周），外生菌根真菌在真菌群落中所占比例較高，表明真菌殘體可能是氮限制森林的重要氮源；2. 隨分解進行，底物化學(xué)組成變化（即脂肪族化合物含量，包括可溶性碳水化合物、無定形葡聚糖聚合物、結(jié)晶葡聚糖和幾丁質(zhì)）導(dǎo)致富營養(yǎng)細(xì)菌被寡營養(yǎng)細(xì)菌取代；3. 由于真菌殘體為富氮基質(zhì)，氮添加對真菌殘體微生物群落影響很小。以上結(jié)果證實真菌殘體存在不同于周圍土壤且快速演化的微生物群落，并加深了對于真菌殘體微生物群落如何響應(yīng)環(huán)境變化的理解。
圖1 氮添加處理示意圖（a）、不同培養(yǎng)時間后ECM真菌殘體質(zhì)量損失示意圖（b）以及土壤中和真菌殘體上細(xì)菌和真菌群落的主坐標(biāo)分析示意圖（c 和 d）。
圖2?細(xì)菌（a、b）和真菌（c、d）群落Shannon和Chao1多樣性指數(shù)在不同生境（土壤和真菌殘體）、不同分解時間和三種氮添加水平下的變化。
圖3?細(xì)菌門（a）和屬（b）、真菌目（c）和屬（d）在不同生境（土壤和真菌殘體）、不同培養(yǎng)時間和三種氮添加水平下的相對豐度變化。
圖4 細(xì)菌（a-d）和真菌（e）功能群組在不同生境（土壤和真菌殘體）、不同培養(yǎng)時間和三種氮添加水平下的相對豐度。
圖5分解時間和N添加對細(xì)菌（a）和真菌功能（b）的影響的結(jié)構(gòu)方程模型。
上述研究結(jié)果于2024年6月日以“Minimal impact of nitrogen addition on bacterial and fungal communities during fungal necromass decomposition in a subalpine coniferous plantation”為題發(fā)表于國際土壤學(xué)權(quán)威top期刊“Soil Biology and Biochemistry”上。成都生物研究所博士生王敦剛和已畢業(yè)博士生高文童為論文的共同第一作者，通訊作者為成都生物研究所王吉鵬青年副研究員和尹華軍研究員。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院“西部之光”交叉團隊、西藏自治區(qū)科技計劃項目、四川省自然科學(xué)基金和中國教育部西藏高原森林生態(tài)重點實驗室（西藏農(nóng)牧學(xué)院）開放研究基金的聯(lián)合資助。