桉树是著名的速生丰产树种，近年来在我国华南等地大面积种植，造林面积超过546万公顷，为我国第三大用材林树种，仅用全国2.5%的林地生产了我国三分之一以上的商品材，支撑着我国1500万吨级的木浆造纸行业和8000万立方米的胶合板产业，为我国实现“碳中和”目标，为山区脱贫致富、增加就业、改善民生等方面做出了巨大贡献。然而，大规模的桉树人工林多代连栽的高强度、短周期经营模式引起的可持续经营问题受到了社会的广泛关注。现行的桉树人工林多代连栽后土壤肥力状况究竟如何？桉树短周期经营是否造成了林地土壤质量下降？甚至土壤退化？短周期经营桉树人工林是否可实现高效、可持续经营？
针对上述问题，林学院水土保持与荒漠化防治学科方向森林土壤研究团队就连栽桉树人工林土壤肥力演变机制、桉树炼山整地对人工林土壤古菌和细菌群落的影响机制、采伐剩余物免炼山管理措施下桉树人工林的土壤特性随土层梯度的变化等进行了研究。硕士研究生祝玲月同学连续在国际农林科学Top期刊等发表3篇SCI高档次论文：“Effects of the successive planting of Eucalyptus urophylla on soil bacterial and fungal community structure, diversity, microbial biomass, and enzyme activity”（Zhu, et al. Land Degradation and Development. 2019）、“Effects of burning harvested residues on the archaeal and bacterial communities of Eucalyptus urophylla substituting native vegetation”（Zhu, et al. Applied Soil Ecology，2020）、“Soil characteristics of Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis plantations under different management measures for harvest residues with soil depth gradient across time”（Zhu, et al. Ecological Indicators，2021）。论文发表后，受到了国内外的广泛关注，被Global Change Biology、Science of The Total Environment、Land Degradation and development、Geoderma、Catena、Forest Ecology and Management等Top期刊引用48次。
本系列研究首次采用结构方程模型调查连续种植桉树对土壤特性和微生物群落的直接和间接影响，发现桉树人工林的连续种植显著降低了土壤化学性质，酶活性以及微生物生物量碳和氮，进而显著改变了细菌和真菌的群落组成；连栽模式对桉树人工林土壤细菌和真菌群落结构多样性，微生物生物量和酶活性的影响主要通过土壤环境因子驱动。为了实现桉树人工林的可持续经营管理，应将土壤微生物群落多样性作为土壤健康评价指标。
传统的炼山整地方式焚烧采伐剩余物强烈影响桉树人工林的土壤质量和微生物群落，而保留它们可以恢复大量土壤养分，促进土壤健康。作为土壤生态系统的基本中心，土壤微生物可以调节土壤肥力，影响生态系统，土壤微生物和植物之间的相互作用是生态演替的驱动力。土壤细菌和古菌群落在生态系统的生物地球化学循环中非常重要，对养分管理、作物生产和气候调节都很重要。研究人工林代替原生植被后土壤古菌和细菌群落的变化，可以帮助管理者更好地经营桉树人工林，使我们有机会了解焚烧采伐剩余物是否是人工林管理措施的正确选择并且能够确定在受到人为干扰后微生物对生态系统恢复有何种贡献。
本研究首先利用单因素方差分析揭示了焚烧采伐剩余物会显著降低土壤的有机质、有效硼和有效磷以及细菌和古菌群落的α多样性。此外，利用置换多元方差分析我们发现三种不同的林分的β多样性之间具有显著性差异。通过共现性网络分析，我们探究了不同林分中细菌和古菌群落物种共存的模式以及潜在微生物互作的情况，我们发现焚烧采伐剩余物的桉树人工林的网络节点以及互作边是最低的，并且对网络进行鲁棒性分析发现其的稳健性最差。我们还发现保留采伐剩余物的桉树人工林的微生物网络稳定性尽管高于焚烧采伐剩余物的桉树人工林但是远低于原生植被的微生物网络的稳定性。为了探究影响细菌和古菌α和β多样性的因子我们利用随机森林模型和冗余分析以及结构方程模型共同揭示了土壤容重，有机质和有效磷是共同影响土壤细菌和古菌群落α和β多样性的因子。
本研究首次利用共现性网络分析揭示桉树人工林替代原生植被以及焚烧采伐剩余物5年后林地微生物的共存模式并且利用结构方程模型探究环境因子是怎样通过古菌群落直接和间接影响细菌群落的α和β多样性，而细菌群落对古菌群落没有直接的影响但是环境因子通过细菌群落的介导对古菌群落有着显著的间接影响。整体而言，环境因子对古菌群落的影响显著高于细菌群落。从长远来看，在人工林经营过程中保留采伐剩余物、林下保护和减少土壤干扰有助于尾叶桉人工林土壤古菌和细菌群落多样性的恢复。这些研究结果可为我国桉树人工林的经营管理策略的制订与修订提供科技支撑。
论文1链接：https://doi.org/10.1002/ldr.3249
论文2链接：https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103796
论文3链接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106530
