中山大学生态学院教授储诚进团队在国家自然科学基金等项目的支持下，研究通过温室种植实验，首次细致评估了亚热带森林土壤微生物对植物群落多物种共存潜力的影响。相关成果近日发表于《生态学》（Ecology）。

植物与土壤微生物间的相互作用是影响植物共存的关键因素。虽然已有大量研究在配对物种共存的框架下探讨了土壤微生物的重要作用，但其对多物种共存动态的影响仍不明确，阻碍了我们深入理解土壤微生物在塑造植物群落结构和功能中的角色。

该研究共种植了来自我国南亚热带森林黑石顶自然保护区的五种树木的540株幼苗，其中两种树木能与丛枝菌根真菌形成共生关系，三种树木能与外生菌根真菌共生。实验将树苗分为两个处理组，分别使用灭菌土壤和接种微生物的土壤进行种植，接种的微生物提取自黑石顶森林内同种树木下的土壤。

储诚进团队采用贝叶斯框架下的Ricker模型来拟合植物的生长数据，分别估算两个处理组中各树种的内禀增长率、种内相互作用系数以及种间相互作用系数。研究结果表明，土壤微生物总体上降低了五个树种中四个物种的内禀增长率。对于丛枝菌根树种，种内相互作用主要表现为竞争，接种微生物后，种内竞争强度有所减弱。相比之下，外生菌根树种的种内相互作用多表现为促进效应。接种微生物后，某些物种的种内相互作用从竞争转变为促进。在种间相互作用方面，大多数情况下，配对物种在灭菌处理组中的相互作用强度高于接种处理组。此外，土壤微生物同样能改变种间相互作用的类型，使其从竞争转化为促进。

在获得内禀增长率和相互作用系数矩阵后，利用结构化共存方法估算了两物种至五物种群落的结构化生态位差异和结构化适合度差异，以评估土壤微生物对多物种共存的影响。结果显示，土壤微生物显著影响多物种群落的结构化适合度差异，而对结构化生态位差异的影响较弱。具体而言，土壤微生物显著增加了所有植物群落的结构化适合度差异。例如，在两物种群落中，土壤微生物使群落的平均结构化适合度差异增加了55.8%；在五物种群落中，这一增幅达到了76.4%。

进一步分析显示，所选取树木的根系部分功能性状与结构化共存指标显著相关。在接种组中，根平均直径和根长度与结构化生态位差异呈显著正相关，但在灭菌组中，这种相关性并不明显。由于结构化生态位差异越大，多物种共存的可能性越高，性状与结构化生态位差异的显著相关性为功能性状与物种共存的关系提供了更为直接的视角。

该研究表明，土壤微生物对多物种植物群落的共存具有显著影响，特别是通过改变配对植物物种间的相互作用，从而影响群落内的结构化适合度差异。研究采用结构化共存方法对多物种群落的共存动态进行了评估，有效填补了该领域实验研究的空白。尽管该研究提供了土壤微生物在调节适合度差异上比生态位差异更具影响力的证据，但其在物种丰富的自然群落中的普适性仍需进一步探索。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/ecy.4415