编译：傻狍子，编辑：木木夕、江舜尧。

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本次实验于采用天童国家森林公园(TT, 29°48′N, 121°4′e)和鼎湖山国家级自然保护区(DH, 23°06′N,112°19′e)的两个亚热带森林中进行，每个区域选择了四种以植物群落优势种为特征的森林(表1)。2016年9月，在各林地50 m × 50 m样地沿对角线取12个土壤样品并测定土壤pH、总有机碳(TOC)、总磷(TP)、土壤无机氮(IN: N-NH₄⁺ 和N-NO₃^-)和总氮(TN)及提取DNA并进行测序。使用QIIME v1.8.0及R v3.5.3中的DADA2 v1.8软件包对原始序列进行进一步处理。对原核生物SILVA r138数据库和真菌UNITE v8.0数据库分别进行质量过滤和配对reads合并，使用naïve Bayes分类器将扩增子序列变异(ASVs)划分为分类群。去除单例和真核生物的16S rRNA序列。所有的ASV表都细化到最小样本量，以最小化序列深度变化对样本间的影响。在TT和DH中分别获得了原核生物2055766条和2016591条高质量序列，以及真菌34452800条和3124980条序列。经过纯化得到相同数量的序列后，原核生物分别得到1541328和1122384条序列，真菌在TT和DH下分别得到2259120和2402880条序列。将测序数据保存在NCBI中，登录号为PRJNA533708。

表1热带亚热带TT和DH森林演替4个演替阶段的植物群落组成。

统计分析使用R包“vegan”v2.4-3进行。在所有分析中，群落组成(β多样性)均以Bray-Curtis的不同值进行测定。利用置换多元方差分析，并通过主坐标分析(PCoA)可视化。通过Kruskal-Wallis检验，然后通过Steel-Dwass均值比较，在R包“ PMCMRplus”中比较了连续阶段样本的平均成对相异性。。本实验遵循两种互补的方法来评估两个组装过程的影响。首先，使用了丰度加权的零偏差方法。这种方法保持了观察到的元群落水平的丰度分布，但随机分配了个体的位置以创建随机组装的群落。零偏差的衡量标准是观察到的和随机组装的群落之间的β多样性差异。零偏差表示群落遵循随机或接近随机的分布，当零偏差大于零表示确定性过程导致群落比零期望更大。我们计算了1000个随机组合在四个演替阶段中原核和真菌群落的零偏差。多元分散体的排列分析（PERMDISP）用于检查阶段内观察到的社区与模拟社区之间差异的显著性。通过Kruskal-Wallis检验比较了连续阶段之间零偏差的差异。第二，探索随机过程对微生物组装过程中的影响，这是由Sloan等人开发的中性群落模型。该模型通过一个参数m拟合了ASV的预测频率作为其在元社区中的丰富度的函数，该参数估计了个体随机损失的可能性，该随机损失将由元社区中的分散所代替。我们评估了随机过程在每个阶段以及四个连续阶段对微生物群落的影响。为了解释植物的菌根状态的差异，鉴定了外生菌根（EM）植物种类。EM丰富度与植物丰富度高度相关，因此没有进一步分析。对土壤特性pH，SWC，TOC，TP，TN和IN等参数进行测定，。我们首先使用Spearman相关检验将样品的平均零偏差与测得的环境变量相关联。然后使用Partial Mantel检验检查每个继承阶段内零变量导数与环境变量的欧氏距离矩阵之间的关系，以探索环境对组装过程的影响如何随着继承而变化。通过包括成功之间的阶段比较来扩展关系，并使用Mantel和Partial Mantel测试执行零偏差和环境变量的欧氏距离矩阵之间的所有成对比较。

1. 土壤微生物群落组成的变化

土壤原核生物群落组成(PERMANOVA: TT, F = 9.24, P< 0.001;DH, F = 11.80, P < 0.001)和真菌(PERMANOVA: TT, F = 4.07, P < 0.001;DH, F = 5.26, P <0.001)在演代阶段有显著差异(图1a-b, e-f)。大多数门的相对丰度随演替阶段的不同而不同。例如，与其他分期相比，TT期和DH期蓝藻门细菌数量分别增加了3倍(TT: χ² = 30.08, P < 0.001;DH: χ² =15.31, P = 0.002)，Crenarchaeota只存在于DH III期(χ² = 13.60, P = 0.004)。

不同演替阶段微生物群落的阶段内差异显著(图1c-d, g-h;卡方检验:原核生物和真菌在TT和DH中的P < 0.001)。原核生物群落在TT - II期和DH -I期的差异高于后期，DH - IV期的差异有所增加。真菌群落在第I期的差异均高于其他阶段。群落组成的差异表明，不同演替阶段的微生物群落组合机制不同。

图1演替阶段中原核和真菌群落的主坐标分析（a-b，e-f）和阶段内差异（c-d，g-h）。箱型图显示同一连续阶段内样本的平均成对差异（Bray-Curtis差异）。

2. 确定性过程和随机过程的相对影响

原核生物和真菌群落的丰度加权零偏差在演替阶段均有显著差异(χ²检验:P < 0.001)，表明确定性过程和随机过程的平衡随演替而变化。所有观测到的群落与随机组合有显著差异，在演替早期森林的零偏差大于后期森林。在这两个地区中，尽管第IV期DH的零偏差有所增加，但第I期真菌群落、第I- II期TT和第I期DH的原核生物群落的零偏差也很高。 (图2)。

图2箱形图显示由零偏差分析评估的确定性和随机过程的相对变化。零偏差接近于零表明随机过程在构建社区中更重要，而零偏差大于零表明确定性过程更重要。

除TT中的原核生物外，中性群落模型在两个地区II-IV期的群落中均显示出更高的模型拟合度。除TT中原核生物II期和DH中真菌III期外，II-IV期的局部扩散影响强于I期。这些结果与零偏差分析一致，表明随机过程的影响在后期有所增加。

3. 环境变量对微生物群落组装过程的影响

在演替阶段，植物丰富度与样本的平均零偏差相关(图3)，而在两个区域的趋势相反。在每个连续阶段，环境变量的重要性各不相同。对于第一期的样品，微生物零偏差与植物组成差异、土壤pH值和IN有关。当包括演为阶段之间的比较时，微生物零偏差与植物组成的不相似性呈正相关(图4)。在控制空间距离后，观察到的相关性仍然存在，且除TT中的原核生物外，微生物零偏差与恢复时间、土壤pH和IN之间的相关性更强。

图3演替阶段原核生物和真菌群落零偏差与植物丰富度的关系。计算同一连续阶段内的零偏差均值。

图4原核生物群落和真菌群落的零偏差和植物组成差异的两两比较。实线表示拟合的线性回归。

1. 确定性和随机过程在次生林演替过程中的相对重要性变化

我们的结果支持了第一个预测，即控制土壤微生物组合的确定性和随机过程的相对影响会随着亚热带森林的长期恢复而改变。研究表明，亚热带森林次生演替过程中，土壤原核生物和真菌群落组成以及许多优势门的相对丰度发生了显著变化(图1)。这些发现与之前在不同生态系统中的研究一致。零偏差分析和中性群落模型的结果(图2)进一步证明了生态系统恢复过程中选择和随机变化的重要性，从而导致群落结构的演替轨迹。

我们进一步表明，尽管在亚热带森林演替过程中，确定性过程通常主导着微生物的聚集，但确定性过程的相对重要性却比早期演替森林有所下降。从早期演替植被到晚期演替植被，两个时间序列具有相似的演替阶段。尽管之前的研究假设确定性和随机过程的相对影响会随着时间而变化，但演替过程中确定性和随机性平衡的轨迹始终一致，并且微生物之间的相关性很强。组装过程和植物群落（图2-4）结果表明，即使两个地区的恢复时间不同，两个地区植物演替/恢复的强度随阶段而变化。

2. 局部环境的变化降低了确定性选择的重要性

我们的分析表明，确定性过程在早期演替森林中更为突出。值得注意的是，多个环境变量与土壤微生物群落的零偏差相关，且在早期相关系数较大。尽管存在未测量环境变量的潜在影响，但结果表明异质性环境选择影响了早期演替植被中的微生物群落组合。特别是，环境变量，如植物组成、土壤pH值和森林中的无机氮，可能起到强大的过滤器的作用，从而导致由可能已经存在于采样点的各种微生物种子库激活的可变微生物群落。随着演替的进行，我们的结果表明，弱环境选择导致确定性过程减少，增加了局部扩散和生态漂移。对于鼎湖山晚期的原核生物群落，生物相互作用或结构化生态位的发展可能会在长期演替后增强环境选择，但需要进一步研究。

扰动后确定性选择的重要性可能取决于所检测的生态系统。在环境相对均匀的生态系统中，随机性可能更为关键。在这些情况下，可能会出现随机过程，并且干扰事件会降低随机性的相对影响，如前所示。与此相反，一个非均匀的选择环境强烈地决定了在随机性贡献相对较小的扰动下可以的增长微生物。

3. 植物和土壤性质对微生物群落组装过程的影响

我们认为这种确定性和随机平衡的变化与植物属性的变化有关。我们的研究结果(图3a,c)和最近对草地微生物群落组成的分析支持确定性过程的影响可能会随着植物丰富度的增加而增加。高植物丰富度可以通过可用资源的多样化促进环境异质性土壤微生物以及植物与微生物之间的反馈，从而增强了确定性选择。在鼎湖山森林中观察到的与植物丰富度的负相关关系(图3b,d)可能与优势植物物种的身份和菌根状态的变化有关。丰富的外生菌根树木(如Pinus massoniana和Quercus fabri)可以与外生菌根真菌形成强大的生物相互作用，对早期演替林的确定性集合具有更重要的影响。此外，在森林中占优势的Schimasuperba可能通过产生抗菌代谢产物(如酚类和皂苷类)抑制微生物相互作用。

我们的结果提供了证据，表明在次生演替过程中，植物的不同组成比土壤性质更能预测微生物的组合过程(图4)。土壤pH对微生物组装过程的影响可能是通过选择性压力对研究森林的强酸性土壤条件下土壤微生物的存活和适应性造成的。同样，无机氮在微生物组装过程中的重要性可能与不同无机氮浓度下微生物的适合度有关，如蓝藻门中的固氮细菌和泉古菌门中的氨氧化古菌。在植物群落效应方面，植物组成在演替阶段的变化不仅反映了植物物种相对丰度的变化，也反映了环境异质性的变化。植物组成变化的增加可能会改变凋落物输入和根系分泌物的范围、植物-微生物相互作用以及影响土壤微生物适宜性的林下微气候。因此，植物组成的时空变化反映了对土壤微生物群落起作用的选择性环境的变化

总而言之，我们的工作提供了进一步的证据，表明土壤微生物群落组装主要由确定性过程控制，但相对重要性随次生演替而降低，为生态系统对环境变化的响应和扰动后生态系统恢复的预测提供了重要的理论依据。组装过程的变化可能归因于地上植物群落的变化，强调了在区分土壤微生物群落组装过程中考虑地上和地下联系的重要性。考虑到季节性，年度和生态系统特定的变化，我们将进一步的研究以评估研究结果的准确性。

作者对两个不同的亚热带森林的土壤微生物进行了大量的研究，通过结果分析表明控制土壤微生物组合的确定性和随机过程的相对影响会随着亚热带森林的长期演替而改变，并揭示了植物的不同组成比土壤性质更能影响微生物的组合过程及植物组成的变化对土壤微生物群落的影响，进一步说明了热带森林次生演替过程中土壤微生物群落组装过程的变化，为进一步对土壤微生物群落组装过程的研究提供了思路和理论基础。

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