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中国林科院“十三五”国家自然科学基金项目优秀成果汇编报道17

——落叶松混交林中微生物调控木质纤维素降解促进凋落物分解的作用机制

 

时间:2021-02-20 来源:科技处 文字: 图片: 编辑:乌日娜 点击:

森林培育学:揭示了落叶松混交林通过调控微生物群落和结构功能促进凋落物分解和缓解地力退化的内在机制;首次解析了我国主要造林树种杉木种源对气候变化的响应,筛选出未来气候变化下南亚热带可供选择的15个较高生产力种源;挖掘了桉树树干风折风害状最主要影响因子,获得与抗风性状相关联的等位变异位点25个和一批生长优良、抗风种源家系;揭示了檀香与花梨间存在氮素双向传递现象,构建并推广了檀香“以贵养贵”混交模式。

落叶松混交林中微生物调控木质纤维素降解促进凋落物分解的作用机制

Mechanism of microorganisms regulating lignocellulosic degradation and promoting litter decomposition in larch mixed forests

落叶松作为我国东北、西北、华北及南方亚高山地区的重要用材和生态树种,在我国林业产业中占有极其重要的地位。落叶松长期以来以营建单一树种人工纯林为主,也存在着针叶纯林生长发育过程中养分周转效率差、地力退化等普遍性问题。通过混交和植被控制等技术改善微生物群落结构功能提升林下凋落物的分解速率是改善上述问题的有效措施。

中国林科院林业所张守攻院士团队在国家自然科学基金项目(批准号:31430017)的资助下,以日本落叶松纯林和日本落叶松—檫木混交林为研究对象,通过长期的凋落物分解试验结果发现与纯林凋落物相比,混交后凋落物中纤维素、半纤维素和木质素的降解速率显著增加,真菌分解者是促进木质纤维素降解的主要驱动因子。混合凋落物通过调控β-变形杆菌和座囊菌的基因丰度,增加了木质纤维素降解酶活性,改变了微生物群落的组成和木质纤维素降解基因的互补性,促进了木质纤维素的降解,提高了养分周转效率。共生网络分析揭示混合凋落物中的微生物群落物种多样性高、种间共存模式简单、种间关系更协调、群落结构更稳定。通过上述对凋落物分解关键过程中微生物功能的挖掘,采用分离与鉴定的手段,获得具有潜在应用价值的木质纤维素降解菌株6株。

该研究系统地揭示了混交林通过调控微生物群落和结构功能促进凋落物分解和缓解地力退化的内在机制,研究成果对于维护我国落叶松人工林长期生产力有重要意义。相关研究成果发表于Applied Soil EcologyPlant SoilSoil Biology and Biochemistry等国际顶级期刊上。


细菌和真菌对木质纤维素降解调控的模型图

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