导读

土壤生物群落构建是理解土壤生物多样性分布格局和物种共存机制的基础。然而，关于土壤生物群落构建与环境因素之间的关系，以及其与土壤生物体型之间的联系，在热带季节性雨林中仍未得到认知和解析。同时，关于植物功能性状对不同体型大小的多营养级土壤生物群落构建的间接影响的现有知识仍不完整，也未得到充分探索，需要进一步的研究来了解植物属性（丰富度和功能性状）如何塑造土壤元素的分布进而影响多营养级土壤生物的群落构建。

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原文信息

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正文

研究在中国西南热带季节性雨林的 20 公顷动态监测样地采用系统采样和随机采样相结合的方法，共收集 243个土壤样本。进行了高通量测序、邻域矩阵 (PCNM)、随机森林和方差分析，研究了具有体型大小梯度的土壤多营养级生物（包括古细菌、细菌、真菌和线虫）的群落组成、空间分布和群落构建过程。重点探究下列科学问题：(1)土壤生物体型大小与群落构建中的随机过程和确定性过程的平衡之间是否存在显著关系？(2) 环境和植物因素对驱动群落构建过程的相对影响是什么？(3) 植物功能性状在多大程度上影响土壤多营养级生物的群落构建？研究结果表明：（a）小型土壤微生物（细菌和真菌）的群落构建主要受随机过程的驱动，而较大的土壤生物（线虫）的群落构建主要由确定性过程主导（图1）。（b）生境（包括土壤和地形因子）的独立解释及其与植物功能性状的交互作用对土壤生物群落结构的影响随着体型的增加而显著降低（图2）。（c）植物叶片磷素含量可显著影响土壤有效磷的空间分布，从而间接影响土壤生物群落的构建。我们的结果表明，土壤多营养级生物群落的构建在一定程度上可以通过地上植物属性的变化来解释，这强调了地上和地下联系在影响多营养级土壤生物群落中的重要性（图3）。

图1

(a) 土壤多营养级生物的零偏差值 (NDV) 随体型的增加而增加。(b) NDVs 与体型之间的相关性。(c) OMI 和 NDV 之间的相关性。(d) NDVs 和 OMI 之间的相关性。

图2

多营养级土壤生物群落组成的变化由（a）纯栖息地（土壤性质和地形变量），（b）纯植物属性，（c）纯空间（PCNM），（d）植物、空间和栖息地的结合(e) 栖息地与植物属性的结合，(f) 空间与植物属性的结合，(g) 空间与栖息地的结合，以及 (h) 残差的解释。

图3

(a) AP 与 TP.CWM 之间的相关性。实线箭头表示统计学显著路径（P < 0.05），阴影区域代表 95% 置信区间。(b) Mantel 相关图显示的植物叶片磷的空间自相关性，实心方块表示在“Holm”校正后显著的 Mantel r（皮尔逊系数）。

本研究结果丰富了对热带季节性雨林中土壤多营养级生物群落构建过程的认知。更具体地说，随着土壤生物体型的增加，其群落构建过程更具确定性。研究结果同时表明将植物功能性状作为重要变量（连同其他环境因素）解析其对群落构建的影响，可进一步增强地上和地下联系对解析土壤生物群落构建过程的重要意义。

该研究以Body size determines multitrophic soil microbiota community assembly associated with soil and plant attributes in a tropical seasonal rainforest为题发表在国际生态学期刊Molecular Ecology。中国科学院西双版纳热带植物园土壤生态组杨效东研究员和群落构建与物种共存组林露湘研究员为通讯作者，土壤生态组王文婷博士研究生为第一作者，孙振华助理研究员，Sandhya Mishra副研究员和夏尚文副研究员参与本研究。该研究得到国家自然科学基金(42061144005, 41877064）、中科院战略先导专项（XDB31000000）、中国科学院东南亚生物多样性研究中心（151C53KYSB20200019）和国家自然科学基金-云南省联合基金（U1902203）的支持。

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