大型野火后两种灾后管理策略对土壤细菌群落的中期响应研究

《Journal of Environmental Management》：Medium-term response of soil bacterial communities to two post-fire management strategies after a large wildfire

　　本研究针对大型野火后土壤恢复的迫切需求，探讨了秸秆覆盖(SM)和砍伐加修剪(CpL)两种灾后管理策略对土壤细菌群落的中期影响。通过16S rRNA基因测序技术，研究人员发现两种处理虽未显著改变细菌α多样性，但CpL处理在火灾后第三、四年均引起β多样性显著变化，且促进了厌氧分解菌和固氮菌等功能类群的演替。该研究为优化灾后土壤管理策略提供了重要的微生物学依据，表明微生物响应应作为评估生态恢复效果的关键指标。

　　

野火作为全球性的生态扰动因素，对森林生态系统的破坏不仅停留在植被层面，更深层次地影响着土壤微生态系统的平衡。特别是在地中海气候区，频繁发生的野火对土壤微生物群落造成严重冲击，而微生物作为土壤养分循环的"引擎"，其恢复进程直接关系到整个生态系统的自我修复能力。虽然目前普遍采用秸秆覆盖和砍伐加修剪等应急措施进行灾后干预，但这些管理策略对土壤细菌群落的中期影响机制尚不明确，这成为生态恢复领域亟待解决的科学问题。

近期发表于《Journal of Environmental Management》的研究首次系统揭示了两种典型灾后管理策略——秸秆覆盖和砍伐加修剪对土壤细菌群落的中期影响规律。该研究由西班牙莱昂大学的研究团队完成，他们选择2017年发生大型野火的卡布雷拉山脉作为研究区域，在火灾后3-4年期间持续监测不同处理样地的土壤细菌群落变化。

研究团队采用16S rRNA基因扩增子测序技术对土壤样本进行分析，通过计算对数倍数变化(LFC)评估管理措施对细菌群落的相对影响。在数据分析方面，不仅采用主成分分析(PCA)评估β多样性变化，还通过线性模型和效应量(Cohen's d)分析识别响应显著的分类群。

3.1 多样性分析

α多样性指标显示，两种处理对细菌丰富度和均匀度的影响有限，但呈现出不同的时间动态。秸秆覆盖处理的细菌丰富度在第三年略有增加(LFC=0.07)，第四年保持稳定(LFC=0.05)，而未管理火烧地则呈现下降趋势。砍伐加修剪处理在第三年显著提高了优势度指数(p=0.046)，表明该处理促进了某些机会类群的增殖。

β多样性分析揭示了更显著的管理效应。主成分分析表明，第一主轴(解释20%方差)主要反映年际变化，第二主轴(解释10%方差)则区分管理措施的影响。特别值得注意的是，砍伐加修剪处理在第三年(F=1.88, p=0.011)和第四年(F=2.09, p=0.014)均引起细菌群落组成的显著变化，而秸秆覆盖处理仅在第四年出现显著差异(F=1.75, p=0.012)。

3.2 分类学响应

在分类群水平上，管理措施的影响呈现明显的时间动态。火灾后第三年，两种处理均促进了厌氧分解菌群的增殖，包括梭菌纲(Clostridia)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)和劳尔氏菌属(Ralstonia)，而严格好氧类群如放线菌门(Actinobacteriota)的相关类群则显著减少。砍伐加修剪处理的影响程度(Cohen's d最大值为18.36)显著大于秸秆覆盖。

到第四年，响应格局发生重要转变：虽然效应量总体减弱，但受影响类群数量从23个增加到48个。特别值得注意的是，与氮循环相关的类群如固氮菌(根瘤菌目Rhizobiales)、硝化菌(亚硝化单胞菌科Nitrosomonadaceae)和红螺菌科(Rhodospirillaceae)显著富集，而木质纤维素降解菌如瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)则呈现下降趋势。

研究结果表明，灾后管理措施通过改变微环境条件，驱动了土壤细菌群落的演替轨迹。砍伐加修剪处理由于能持续释放养分并形成多样化微生境，对细菌群落的影响更为持久和显著。从厌氧分解菌为主向氮循环功能菌群转变的演替模式，提示管理措施可能通过调控微生物功能来影响土壤养分循环进程。

这项研究的重要价值在于揭示了灾后管理措施对土壤微生物群落的中期影响规律，为优化生态恢复策略提供了科学依据。研究表明，单纯依靠多样性指标可能低估管理措施的实际生态效应，而群落组成和功能特征能更灵敏地反映干预效果。未来研究需要结合土壤养分通量和微生物功能基因分析，深入解析管理措施影响生态系统功能的微生物机制。