孟宗竹林と広葉樹林の遷移域における酸性雨の土壌菌類多様性への影響

[Effects of Simulated Acid Rain on Soil Fungi Diversity in the Transition Zone of Moso Bamboo and Broadleaf Forest].

• Nan Wang
• Xiao-Cheng Pan
• Chuan-Kuan Wang
• Shang-Bin Bai

抄録

酸性雨は地球規模の気候変動の中で重要な現象であり、森林生態系に強い影響を与える可能性があります。酸性雨に対する植物の反応については、これまで多くの研究がなされてきた。しかし、酸性雨が土壌微生物群集に与える影響については、まだほとんどわかっていません。酸性雨が土壌微生物群集構造に及ぼす影響を研究することは、将来の森林生態系に及ぼす複数の気候要因の相互作用を予測する上で非常に重要である。孟宗竹は、おいしい新芽や多用途な稈のために栽培されるだけでなく、中国南部では重要なバイオマス資源としても栽培されている。しかし、その旺盛な成長と強い根茎により、モウセンタケの個体群は隣接する森林に急速に拡大している。模擬酸性雨による攪乱を含む様々な摂動体制は、モウセンタケの広葉樹林への侵入に対応した土壌菌類群集に大きな影響を与える可能性がある。酸性雨がモウセンタケと広葉樹の混合林の土壌菌類多様性に及ぼす影響を調べ、菌類群集構造と酸性雨ストレスの関係を理解するために、浙江省天目山自然保護区のモウセンタケと広葉樹の混合林（遷移林）を調査地とし、近年の臨安の酸性雨成分に応じて異なる酸性度で模擬酸性雨を設定した。実験は3つの異なる処理で構成されている。模擬酸性雨処理の3つの勾配[pH2.5, 4.0, CK(湖水)]を設計し、遷移林の土壌細菌群集の多様性に及ぼす模擬酸性雨の影響を調べた。孟宗竹と広葉樹土壌の混合林における酸性雨の菌類群集への影響を調べるために、ポリメラーゼ連鎖反応増幅とハイスループットシーケンシングのために土壌からDNAを抽出した。3種類のサンプリングサイトにまたがって601287の配列を得た。配列は、データセット全体で13の異なる系統に属していた。支配的な真菌群は、アスコミコータ、担子菌類、モルティエレロミコータ、ムコロミコータであった。模擬酸は、真菌群集の運用分類単位数、Ace指数、およびChao1指数を有意に増加させた（<0.05）。また、主座標分析（PCoA）の結果から、酸性雨が構造を有意に変化させていることが明らかになった。また、土壌真菌群集構造の変化は、土壌真菌群集構造の変化を判断するための指標種として利用可能な属名、属名、属名、属名の豊富さに主に関連していた。冗長性と相関分析の結果、土壌のpHや全窒素などの基本的な物理化学的要因の変化が真菌群集の構成に有意な影響を与えることが示された（<0.05）。

Acid rain is an important phenomenon in the context of global climate change, and can strongly influence forest ecology. There have been many studies on the response of plants to acid rain. However, the effect of acid rain on soil microbial communities is still largely unknown. Studying the effects of acid rain on soil microbial community structure is of great significance for predicting the interactive effects of multiple climate factors on forest ecosystems in the future. Moso bamboo () is often cultivated not only for its delicious shoots and versatile culms, but also as an important biomass resource in southern China. However, with its robust growth and strong rhizomes, Moso bamboo populations have been expanding rapidly into adjacent forests. Different perturbation regimes, including disturbance caused by simulated acid rain, can have significant effects on a soil fungal community in response to Moso bamboo invasion into native broadleaf forest. To explore the effect of acid rain on a mixed forest of Moso bamboo and broadleaf soil fungi diversity, and to understand the relationship between fungal community structure and acid rain stress, a mixed forest of Moso bamboo and broadleaf (transition forest) in Zhejiang Tianmu Mountain Nature Reserve was taken as the study site, and simulated acid rain was set at different acidity according to the acid rain component of Linan in recent years. The experiment consisted of three different treatments. Three gradients of simulated acid rain treatment[pH 2.5, 4.0, and CK (lake water)] were designed to determine the effects of simulated acid rain on soil bacterial community diversity in transition forest. Soil DNA was extracted from the soils for polymerase chain reaction amplification and high-throughput sequencing to study the effects of acid rain on the fungal communities of the mixed forest of Moso bamboo and broadleaf soil. We obtained 601 287 sequences across the three types of sampling sites. Sequences were affiliated to 13 different phyla throughout the dataset. The dominant fungal groups were Ascomycota, Basidiomycota, Mortierellomycota, and Mucoromycota. Simulated acid significantly increased the number of operational taxonomic units, Ace index, and Chao1 index of fungal communities (<0.05). The results of principal coordinates analysis (PCoA) also revealed that acid rain significantly modified the structure. The changes in soil fungal community structure were mainly related to the abundance of genera , , and , which could be utilized as indicator species to determine changes in soil fungal community structure. Redundancy and correlation analysis showed that changes in basic physicochemical factors in the soil, such as soil pH and total nitrogen, can significantly influence the composition of the fungal community (<0.05).