陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站
新闻公告徐学选团队在黄土区土壤斥水性产生机制方面取得重要进展
作者: 长武站 更新时间: 2022-10-14
近日，长武试验站徐学选研究员团队在生物领域Top期刊Frontiers in Plant Science（IF2021: 6.627）发表了题为“Physicochemical and biological factors determining the patchy distribution of soil water repellency among species of dominant vegetation in loess hilly region of China”的研究论文。博士研究生柴晓虹为论文的第一作者，徐学选研究员为通讯作者。
土壤斥水性(SWR)是水不能或难以渗透土壤表面的一种物理现象。它的发生与许多因素有关，但控制它在黄土中出现的主要因素尚不清楚。在对长武站多种林地的调查发现：刺槐（Robinia）和沙棘（Hippophae）林下的土壤中，有75%以上的土壤为轻度或中度斥水，而在油松（Pinus）林下的土壤中，有近50%的土壤达到严重或极端斥水。继续对引起斥水性差异的物质分析时，我们利用气相色谱-质谱(GC-MS)和高通量测序技术，研究了油松、刺槐、沙棘地土壤微生物和有机成分组成差异。结果表明：即使处于同一斥水等级的土壤，总游离脂类的相对浓度也表现为Pinus > Robinia > Hippophae，土壤中脂肪酸、烷醇和甾醇与SWR呈显著的正相关，而与烷烃不相关。3种林地的细菌和真菌群落的丰度和多样性指数排序顺序为: Pinus < Robinia ≈ Hippophae 。因此，松属植物下相对较低的土壤微生物多样性，使极性蜡在土壤中保存得更好，表现出更强的斥水性。研究还表明，优势菌群中放线菌门的丰度随SWR的增加而增加，真菌群落的差异性是松林土壤斥水性大于刺槐和沙棘又一原因，线性判别分析(LDA)效应量(LEfSe)进一步支持了这一发现。这些证据共同表明，当表土接近空气干燥时，在松属植物下，土壤真菌和放线菌对严重斥水到极端斥水的发生影响最大。本研究在植物与微生物相互作用影响土壤斥水性的发生方面提出了新的见解。
该研究得到国家自然科学基金面上项目（41977426)的资助。
图1 油松（A-C）、刺槐（D-F）和沙棘（G-I）下土壤斥水等级等值线图（数字0、1、2、3和4分别代表可湿性、轻微斥水、强斥水、严重斥水和极端斥水的土壤）
图2 植物、微生物与土壤斥水性之间的相关性