Published October 21, 2021
| Version v1
Publication
Open
Chemodiversity of Soil Dissolved Organic Matter and Its Association With Soil Microbial Communities Along a Chronosequence of Chinese Fir Monoculture Plantations
- 1. Fujian Academy of Agricultural Sciences
- 2. Institute of Quality Standards and Testing Technology for Agro Products
- 3. Fujian Agriculture and Forestry University
- 4. University of Edinburgh
Description
The total dissolved organic matter (DOM) content of soil changes after vegetation transformation, but the diversity of the underlying chemical composition has not been explored in detail. Characterizing the molecular diversity of DOM and its fate enables a better understanding of the soil quality of monoculture forest plantations. This study characterized the chemodiversity of soil DOM, assessed the variation of the soil microbial community composition, and identified specific linkages between DOM molecules and microbial community composition in soil samples from a 100-year chronosequence of Chinese fir monoculture plantations. With increasing plantation age, soil total carbon and dissolved organic carbon first decreased and then increased, while soil nutrients, such as available potassium and phosphorus and total nitrogen, potassium, and phosphorus, increased significantly. Lignin/carboxylic-rich alicyclic molecule (CRAM)-like structures accounted for the largest proportion of DOM, while aliphatic/proteins and carbohydrates showed a decreasing trend along the chronosequence. DOM high in H/C (such as lipids and aliphatic/proteins) degraded preferentially, while low-H/C DOM (such as lignin/CRAM-like structures and tannins) showed recalcitrance during stand development. Soil bacterial richness and diversity increased significantly as stand age increased, while soil fungal diversity tended to increase during early stand development and then decrease. The soil microbial community had a complex connectivity and strong interaction with DOM during stand development. Most bacterial phyla, such as Acidobacteria, Chloroflexi, and Firmicutes, were very significantly and positively correlated with DOM molecules. However, Verrucomicrobia and almost all fungi, such as Basidiomycota and Ascomycota, were significantly negatively correlated with DOM molecules. Overall, the community of soil microorganisms interacted closely with the compositional variability of DOM in the monoculture plantations investigated, both by producing and consuming DOM. This suggests that DOM is not intrinsically recalcitrant but instead persists in soils as a result of simultaneous consumption, transformation, and formation by soil microorganisms with extended stand ages of Chinese fir plantations.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتغير إجمالي محتوى المادة العضوية الذائبة (DOM) للتربة بعد تحول الغطاء النباتي، ولكن لم يتم استكشاف تنوع التركيب الكيميائي الأساسي بالتفصيل. يتيح توصيف التنوع الجزيئي لـ DOM ومصيره فهمًا أفضل لجودة التربة في مزارع الغابات أحادية الزراعة. وصفت هذه الدراسة التنوع الكيميائي للتربة DOM، وقيمت تباين تكوين المجتمع الميكروبي للتربة، وحددت روابط محددة بين جزيئات DOM وتكوين المجتمع الميكروبي في عينات التربة من تسلسل زمني لمدة 100 عام لمزارع التنوب الأحادية الصينية. مع زيادة عمر المزرعة، انخفض إجمالي الكربون في التربة والكربون العضوي المذاب أولاً ثم زاد، في حين زادت مغذيات التربة، مثل البوتاسيوم والفوسفور المتاحين والنيتروجين الكلي والبوتاسيوم والفوسفور، بشكل كبير. شكلت الهياكل الشبيهة بالليغنين/الجزيء الحلقي الغني بالكربوكسيلات (CRAM) أكبر نسبة من DOM، في حين أظهر الأليفات/البروتينات والكربوهيدرات اتجاهاً متناقصاً على طول التسلسل الزمني. تدهور DOM مرتفع في H/C (مثل الدهون والأليفات/البروتينات) بشكل تفضيلي، في حين أظهر DOM منخفض H/C (مثل الهياكل الشبيهة باللجنين/CRAM والعفص) عنادًا أثناء تطوير الحامل. زاد ثراء بكتيريا التربة وتنوعها بشكل كبير مع زيادة عمر الحامل، في حين أن تنوع فطريات التربة يميل إلى الزيادة أثناء نمو الحامل المبكر ثم ينخفض. كان للمجتمع الميكروبي للتربة اتصال معقد وتفاعل قوي مع DOM أثناء تطوير الحامل. كانت معظم الشعب البكتيرية، مثل البكتيريا الحمضية والكلوروفليكسي والفيرميكوت، مرتبطة ارتباطًا كبيرًا وإيجابيًا بجزيئات DOM. ومع ذلك، فإن الثؤلول الميكروبي وتقريبا جميع الفطريات، مثل باسيديوميكوتا وأسكوميكوتا، كانت مرتبطة سلبيا بشكل كبير بجزيئات دوم. بشكل عام، تفاعل مجتمع الكائنات الحية الدقيقة في التربة بشكل وثيق مع التباين التركيبي لـ DOM في مزارع الزراعة الأحادية التي تم التحقيق فيها، سواء من خلال إنتاج واستهلاك DOM. يشير هذا إلى أن DOM ليس متمردًا جوهريًا ولكنه بدلاً من ذلك يستمر في التربة نتيجة للاستهلاك المتزامن والتحول والتكوين بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة مع عمر طويل لمزارع التنوب الصينية.Translated Description (French)
La teneur totale en matière organique dissoute (DOM) du sol change après la transformation de la végétation, mais la diversité de la composition chimique sous-jacente n'a pas été explorée en détail. La caractérisation de la diversité moléculaire de la DOM et de son devenir permet de mieux comprendre la qualité des sols des plantations forestières en monoculture. Cette étude a caractérisé la chimiodiversité du DOM du sol, évalué la variation de la composition de la communauté microbienne du sol et identifié des liens spécifiques entre les molécules DOM et la composition de la communauté microbienne dans des échantillons de sol provenant d'une chronoséquence de 100 ans de plantations de monoculture de sapins chinois. Avec l'augmentation de l'âge des plantations, le carbone total du sol et le carbone organique dissous ont d'abord diminué, puis augmenté, tandis que les nutriments du sol, tels que le potassium et le phosphore disponibles et l'azote total, le potassium et le phosphore, ont augmenté de manière significative. Les structures de type lignine/molécule alicyclique riche en carboxyliques (CRAM) représentaient la plus grande proportion de DOM, tandis que les protéines aliphatiques et les glucides présentaient une tendance à la baisse le long de la chronoséquence. Les DOM riches en H/C (tels que les lipides et les protéines/aliphatiques) se sont dégradés préférentiellement, tandis que les DOM faibles en H/C (tels que les structures et les tanins de type lignine/CRAM) ont montré une récalcitrance pendant le développement du peuplement. La richesse et la diversité bactériennes du sol ont augmenté de manière significative à mesure que l'âge du peuplement augmentait, tandis que la diversité fongique du sol avait tendance à augmenter au début du développement du peuplement, puis à diminuer. La communauté microbienne du sol avait une connectivité complexe et une forte interaction avec le DOM pendant le développement du peuplement. La plupart des phylums bactériens, tels que les Acidobactéries, les Chloroflexi et les Firmicutes, étaient très significativement et positivement corrélés aux molécules DOM. Cependant, Verrucomicrobia et presque tous les champignons, tels que Basidiomycota et Ascomycota, étaient significativement corrélés négativement avec les molécules DOM. Dans l'ensemble, la communauté des micro-organismes du sol a interagi étroitement avec la variabilité compositionnelle de la DOM dans les plantations en monoculture étudiées, à la fois en produisant et en consommant de la DOM. Cela suggère que le DOM n'est pas intrinsèquement récalcitrant mais persiste plutôt dans les sols en raison de la consommation, de la transformation et de la formation simultanées par les micro-organismes du sol avec des âges de peuplement prolongés des plantations de sapins chinois.Translated Description (Spanish)
El contenido total de materia orgánica disuelta (DOM) del suelo cambia después de la transformación de la vegetación, pero la diversidad de la composición química subyacente no se ha explorado en detalle. Caracterizar la diversidad molecular de DOM y su destino permite comprender mejor la calidad del suelo de las plantaciones forestales de monocultivos. Este estudio caracterizó la quimiodiversidad de DOM del suelo, evaluó la variación de la composición de la comunidad microbiana del suelo e identificó vínculos específicos entre las moléculas de DOM y la composición de la comunidad microbiana en muestras de suelo de una cronosecuencia de 100 años de plantaciones de monocultivos de abeto chino. Con el aumento de la edad de la plantación, el carbono total del suelo y el carbono orgánico disuelto primero disminuyeron y luego aumentaron, mientras que los nutrientes del suelo, como el potasio y el fósforo disponibles y el nitrógeno total, el potasio y el fósforo, aumentaron significativamente. Las estructuras similares a moléculas alicíclicas ricas en lignina/carboxílico (CRAM) representaron la mayor proporción de DOM, mientras que las alifáticas/proteínas y los carbohidratos mostraron una tendencia decreciente a lo largo de la cronosecuencia. EL DOM alto en H/C (como lípidos y alifáticos/proteínas) se degradó preferentemente, mientras que el DOM bajo en H/C (como lignina/estructuras similares a CRAM y taninos) mostró recalcitrancia durante el desarrollo del soporte. La riqueza y diversidad bacteriana del suelo aumentó significativamente a medida que aumentaba la edad del rodal, mientras que la diversidad fúngica del suelo tendió a aumentar durante el desarrollo temprano del rodal y luego disminuyó. La comunidad microbiana del suelo tuvo una conectividad compleja y una fuerte interacción con DOM durante el desarrollo del stand. La mayoría de los filos bacterianos, como Acidobacteria, Chloroflexi y Firmicutes, se correlacionaron de manera muy significativa y positiva con las moléculas de DOM. Sin embargo, Verrucomicrobia y casi todos los hongos, como Basidiomycota y Ascomycota, se correlacionaron significativamente de forma negativa con las moléculas DOM. En general, la comunidad de microorganismos del suelo interactuó estrechamente con la variabilidad compositiva de DOM en las plantaciones de monocultivos investigadas, tanto al producir como al consumir DOM. Esto sugiere que DOM no es intrínsecamente recalcitrante, sino que persiste en los suelos como resultado del consumo, la transformación y la formación simultáneos de microorganismos del suelo con edades de rodal extendidas de las plantaciones de abeto chino.Files
pdf.pdf
Files
(15.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4f351b3edd81d9c3c7c544c3cdc28e00
|
15.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التنوع الكيميائي للمواد العضوية الذائبة في التربة وارتباطها بالمجتمعات الميكروبية للتربة على طول التسلسل الزمني لمزارع التنوب الأحادية الصينية
- Translated title (French)
- Chimiodiversité de la matière organique dissoute dans le sol et son association avec les communautés microbiennes du sol le long d'une chronoséquence de plantations de monoculture de sapin chinois
- Translated title (Spanish)
- Quimiodiversidad de la materia orgánica disuelta en el suelo y su asociación con las comunidades microbianas del suelo a lo largo de una cronosecuencia de plantaciones de monocultivo de abeto chino
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3208806560
- DOI
- 10.3389/fmicb.2021.729344
References
- https://openalex.org/W1698322624
- https://openalex.org/W1836536249
- https://openalex.org/W1886951614
- https://openalex.org/W1979538315
- https://openalex.org/W1980749696
- https://openalex.org/W1995175343
- https://openalex.org/W1997372308
- https://openalex.org/W2001797805
- https://openalex.org/W2002850884
- https://openalex.org/W2003614804
- https://openalex.org/W2020908856
- https://openalex.org/W2023289133
- https://openalex.org/W2036903938
- https://openalex.org/W2054348704
- https://openalex.org/W2055678701
- https://openalex.org/W2067593745
- https://openalex.org/W2068248597
- https://openalex.org/W2070356388
- https://openalex.org/W2070729822
- https://openalex.org/W2079775445
- https://openalex.org/W2085595400
- https://openalex.org/W2090095993
- https://openalex.org/W2108520349
- https://openalex.org/W2116375753
- https://openalex.org/W2127602818
- https://openalex.org/W2131927212
- https://openalex.org/W2133076815
- https://openalex.org/W2136238127
- https://openalex.org/W2136879569
- https://openalex.org/W2141703104
- https://openalex.org/W2146860152
- https://openalex.org/W2148699022
- https://openalex.org/W2160206675
- https://openalex.org/W2167346889
- https://openalex.org/W2246174523
- https://openalex.org/W2265869665
- https://openalex.org/W2291180365
- https://openalex.org/W2294602235
- https://openalex.org/W2296506691
- https://openalex.org/W2313166464
- https://openalex.org/W2329709115
- https://openalex.org/W2343095036
- https://openalex.org/W2398144804
- https://openalex.org/W2480094453
- https://openalex.org/W2503483094
- https://openalex.org/W2520140228
- https://openalex.org/W2528131959
- https://openalex.org/W2537506027
- https://openalex.org/W258313794
- https://openalex.org/W2599104209
- https://openalex.org/W2610179019
- https://openalex.org/W2610606104
- https://openalex.org/W2668085887
- https://openalex.org/W2736570051
- https://openalex.org/W2743893380
- https://openalex.org/W2751988264
- https://openalex.org/W2776336092
- https://openalex.org/W2779382478
- https://openalex.org/W2781831769
- https://openalex.org/W2801401241
- https://openalex.org/W2801430163
- https://openalex.org/W2803749980
- https://openalex.org/W2809613633
- https://openalex.org/W2883237842
- https://openalex.org/W2884823345
- https://openalex.org/W2895362172
- https://openalex.org/W2896789673
- https://openalex.org/W2901414111
- https://openalex.org/W2901498120
- https://openalex.org/W2903328081
- https://openalex.org/W2903639457
- https://openalex.org/W2903911024
- https://openalex.org/W2911254166
- https://openalex.org/W2912092672
- https://openalex.org/W2912637018
- https://openalex.org/W2913426396
- https://openalex.org/W2938000504
- https://openalex.org/W2942643713
- https://openalex.org/W2943884550
- https://openalex.org/W2946547540
- https://openalex.org/W2956148896
- https://openalex.org/W2965140021
- https://openalex.org/W3045825632
- https://openalex.org/W3083061622
- https://openalex.org/W3137610170