《Journal of Arid Environments》：Land-use change shapes arbuscular mycorrhizal fungi diversity and soil health in the Caldenal semi-arid ecosystem
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半干旱生态系统Caldenal地区土地利用变化对丛枝菌根真菌（AMF）多样性和土壤健康指标的影响研究表明：森林和苜蓿土壤AMF多样性、总GRSP及有机碳、氮、磷含量均显著高于大豆田等高强度农业系统，其中大豆田AMF多样性下降36%，且土壤健康指标呈现简化趋势。多变量分析显示58.5%的AMF群落变异由土地利用驱动，土壤碳和氮是关键关联因子。研究强调保护原生林和采用可持续农业管理对维护土壤健康及生态系统功能的重要性。
罗伯托·埃曼努埃尔·昂蒂韦罗（Roberto Emanuel Ontivero）| 露西亚·里西奥·阿利奥内（Lucía Risio Allione）| 法比安娜·卡斯特拉里尼（Fabiana Castellarini）| 赫贝·伊里亚特（Hebe Iriarte）| 巴勃罗·科尔内霍·里瓦斯（Pablo Cornejo Rivas）| 瓜达卢佩·帕斯（Guadalupe Paz）| 露尔德斯·迪亚兹（Lourdes Díaz）| 马塞拉·帕加诺（Marcela Pagano）| 莫妮卡·A·卢戈（Mónica A. Lugo）
微生物学、真菌多样性与相互作用（MICODIF），生态学领域，FQByF，圣路易斯国立大学（UNSL），埃克塞希托·德洛斯安德斯950，D5700ANW，圣路易斯，阿根廷
摘要
土地利用变化是全球半干旱生态系统土壤退化的主要驱动因素。本研究全面评估了将天然森林转变为农业系统对阿根廷中部卡尔德纳尔地区（Caldenal）丛枝菌根真菌（AMF）群落和关键土壤健康指标的影响。通过在土地利用梯度上（天然森林、垂枝雀麦牧场、苜蓿和大豆）进行重复实验，我们评估了AMF的多样性和群落组成、根系定殖情况、与葡聚糖相关的土壤蛋白（GRSP）以及土壤的物理化学性质。研究结果表明：森林和苜蓿土壤中的AMF物种丰富度更高，总GRSP浓度更高，土壤有机碳（0.03%）、氮（989和999 ppm）和磷（33.05和25.05 g/kg）含量也最高，氮和磷的含量比最低的农业系统高出35-50%。相比之下，集约管理的大豆种植导致AMF丰富度降低了36%，GRSP含量降低，并且AMF群落向适应干扰的环境类型转变，尽管其孢子数量和根系定殖能力仍然较强。多元分析证实土地利用是AMF群落组成的主要驱动因素，解释了观察到的58.5%的变异，土壤碳和氮被认为是关键的相关土壤变量。AMF参数与关键土壤指标之间的强烈关联突显了它们作为综合土壤健康指标的价值。我们得出结论，保护天然森林并采用能够保留AMF群落的农业实践对于维护该地区及类似半干旱地区的土壤健康、生态系统功能及长期农业生产力至关重要。
引言
卡尔德纳尔（Caldénal）是阿根廷中部埃斯皮纳尔（Espinal）生态区内的一个温带半干旱亚区，面积约为1000万公顷（Cabrera, 1976）。该地区的特色植被是特有的卡尔登树（Neltuma caldenia），这是一种耐旱的落叶植物，高度可达10-12米（Fernández et al., 2009）。过去一个世纪里，人为活动（包括火灾管理、牲畜放牧和农作物种植扩张）导致这些天然林地破碎化和退化，降低了它们提供关键生态系统服务的能力（Velasco Sastre et al., 2018）。
卡尔德纳尔的土地利用变化，特别是将天然森林转变为牧场和大豆田，对土壤生物多样性和这一重要资源的完整性产生了深远影响。土壤是一种至关重要的、有限的、不可再生的资源，对经济、环境和社会都至关重要（Del Duca et al., 2025）。土壤的有效功能依赖于其健康状况，这一概念近年来受到了广泛关注（Costantini and Mocali, 2022）。土壤健康广义上定义为土壤作为维持植物、动物和人类生存的重要生态系统的功能（Lehmann et al., 2020），因此必须通过这一视角来评估土地利用变化的影响。由于多种因素通常共同影响环境结果，土壤健康评估因能够评估对新管理措施的整体响应而受到重视（Pedroso Carneiro et al., 2026）。
土壤生物群落以及化学和物理性质在土壤功能中起着关键作用，这些功能支撑着生态系统服务（Bünemann et al., 2018）。在这种情况下，当土壤能够提供平衡的服务供应时，就被认为是“健康的”（Del Duca et al., 2025）。因此，减少土壤微生物群落丰富度和多样性的土地利用变化直接威胁到这种平衡，某些类群受到不成比例的影响（Postma-Blaauw et al., 2010）。其中，丛枝菌根真菌（AMF；Glomeromycota门）与大约80%的陆地植物形成共生关系，增强了养分吸收、耐旱性和抗病性，同时有助于土壤团聚和侵蚀控制（Cornejo et al., 2017; Smith and Read, 2008）。
作为土壤微生物群落的关键组成部分，AMF现在被认为是土壤健康的基本驱动因素和敏感指标（Van Nuland et al., 2024）。它们在支持生态系统功能的过程中起着重要作用，如养分循环、土壤有机质矿化和稳定土壤团聚体的形成（Bünemann et al., 2018）。在这一研究领域，研究通过评估能够作为生态系统服务代理的土壤性质来评价土壤健康（Pedroso Carneiro et al., 2026）。这些指标通常包括一系列生物、化学和物理参数，提供了对管理措施下土壤功能的更全面视角（Cherubin et al., 2016）。值得注意的是，土壤碳和由AMF产生的葡聚糖相关土壤蛋白（GRSP）对养分保持、团聚体稳定性和整体土壤韧性至关重要（Balík et al., 2022; Cornejo et al., 2008）。土地利用的变化会改变这些性质，可能损害土壤健康、微生物多样性和自然及管理系统的依赖的生态系统服务。
尽管人们认识到AMF对土壤健康的重要性，以及这些真菌对农业集约化的敏感性（Van Nuland et al., 2024），但它们对卡尔德纳尔地区特有的土地利用梯度的具体反应仍缺乏量化研究。在一个具有代表性的土地利用序列中，同时评估AMF群落多样性、其共生功能（通过根系定殖）和关键土壤健康指标的全面评估对于理解该地区正在进行的生态变化至关重要。此外，了解这些生物指标与传统土壤健康物理化学指标之间的关系可以为土地管理者和政策制定者提供更全面的诊断工具。
鉴于卡尔登地区的高森林砍伐率以及牧场和农作物在当地经济中的重要性，我们假设将天然森林转变为农业系统会导致AMF多样性和根系定殖能力的逐渐下降，进而导致关键土壤健康指标（包括GRSP和土壤有机碳）的恶化。因此，本研究旨在评估土地利用梯度（包括天然森林、垂枝雀麦牧场、苜蓿和大豆）对以下方面的影响：（i）AMF多样性和群落组成，（ii）AMF根系定殖率，以及（iii）一系列土壤健康物理化学指标（GRSP、土壤碳、总氮和有效磷）。通过整合这些生物和物理化学维度，本研究旨在全面了解人为干预如何损害卡尔德纳尔的土壤健康和生态完整性，为制定更可持续的土地管理实践提供科学依据。
研究地点
本研究在卡尔德纳尔地区进行，该地区位于埃斯皮纳尔生态区和植物地理省范围内（Cabrera and Willink, 1980; Oyarzabal et al., 2018）。这是埃斯皮纳尔最干燥和最南端的部分，是一个草地与木本植被交汇的生态过渡带。它西侧是蒙特沙漠（Monte desert），东侧是耕种的湿润潘帕（Humid Pampa）（Fernández et al., 2009）。该地区的特点是以耐旱森林为主
土壤分析
所有土地利用类型的土壤都具有沙质壤土质地和低电导率（表1），属于非盐类土壤。土地利用显著影响了土壤养分浓度，有机碳（H = 7.93, p = 0.04）、有效磷（H = 9.31, p = 0.02）和总氮（H = 7.96, p = 0.04）显示出不同的模式。森林和苜蓿土壤的有机碳含量与垂枝雀麦牧场相似。
讨论
土地利用显著影响了卡尔德纳尔地区的AMF多样性、丰富度和群落组成。这些发现与AMF对农业集约化的敏感性以及它们作为土壤健康指标的作用一致（Van Nuland et al., 2024）。森林转变为农业系统后AMF多样性的下降与全球趋势一致，直接反映了土壤生物状况的恶化（Faggioli et al., 2019; Ji et al.,
结论
本研究表明，卡尔德纳尔地区的土地利用变化显著重塑了AMF群落和关键土壤健康指标。以高AMF丰富度和土壤碳、氮、磷及GRSP水平为特征的森林生态系统是该地区健康土壤的基准。然而，在苜蓿田中观察到的类似土壤健康指标和高AMF丰富度表明，并非所有农业转换都会立即导致土壤退化。
CRediT作者贡献声明
罗伯托·埃曼努埃尔·昂蒂韦罗（Roberto Emanuel Ontivero）：撰写初稿、可视化处理、验证、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建。露西亚·里西奥·阿利奥内（Lucía Risio Allione）：撰写与编辑、可视化处理、验证、监督、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建。法比安娜·卡斯特拉里尼（Fabiana Castellarini）：撰写与编辑、可视化处理、验证、监督、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建。赫贝·伊里亚特（Hebe Iriarte）：撰写与
资助
本研究得到了CONICET（PIP 833-CONICET 11220200102833CO）和UNSL（PROICO 02-2023）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们感谢INTA EEA圣路易斯（Villa Mercedes）在土壤分析方面的支持，以及Villa Mercedes的当地农民在样地建立方面的宝贵帮助。同时，我们也衷心感谢匿名审稿人的建设性和富有洞察力的反馈，这些反馈极大地增强了本文的质量。莫妮卡·A·卢戈（Mónica A. Lugo）是CONICET（Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - CONICET）的荣誉研究员，R. E. 安蒂韦罗（R. E. Ontivero）是CONICET的成员。
