樹木の多様性の向上は土壌微生物の干ばつに対する抵抗力を高める

Higher tree diversity increases soil microbial resistance to drought.

• Lauren M Gillespie
• Nathalie Fromin
• Alexandru Milcu
• Bruno Buatois
• Clovis Pontoizeau
• Stephan Hättenschwiler

抄録

予測される干ばつの頻度と深刻度の増加は土壌微生物の機能を変化させる可能性がある。干ばつに対する微生物の抵抗力と回復力は、特に植物群集の特徴に依存しているが、植物の多様性の変化が微生物の干ばつに対する反応をどのように変化させているかは不明である。ここでは、ヨーロッパの異なる森林の土壌を用いた小生態系実験を用いて、乾燥と湿潤の繰り返しが土壌微生物機能にどのような影響を与えているか、また、樹木の多様性がこれらの影響を修飾しているかどうかを評価した。その結果、微生物の好気性呼吸と脱窒は干ばつの影響を受けて減少するが、単樹種の森林でも混合樹種の森林でも同様であることがわかった。しかし、単樹種混合林の微生物群集は単樹種混合林の微生物群集よりも干ばつに対する抵抗力が高い。このような正の樹種混合効果は、環境条件や樹種構成が異なる森林においても頑健である。このデータは、混合林が土壌微生物プロセスにおける干ばつの影響を緩和することを示しており、今後干ばつの頻度が増加した場合には、混合林では生物地球化学的循環がより安定していることを示唆している。

Predicted increases in drought frequency and severity may change soil microbial functioning. Microbial resistance and recovery to drought depend on plant community characteristics, among other factors, yet how changes in plant diversity modify microbial drought responses is uncertain. Here, we assessed how repeated drying-rewetting cycles affect soil microbial functioning and whether tree species diversity modifies these effects with a microcosm experiment using soils from different European forests. Our results show that microbial aerobic respiration and denitrification decline under drought but are similar in single and mixed tree species forests. However, microbial communities from mixed forests resist drought better than those from mono-specific forests. This positive tree species mixture effect is robust across forests differing in environmental conditions and species composition. Our data show that mixed forests mitigate drought effects on soil microbial processes, suggesting greater stability of biogeochemical cycling in mixed forests should drought frequency increase in the future.