The change in land-use systems due to new management practices and confined agricultural space leads to a major shift in soil health. Soil microbial community composition, enzyme activities, and soil physiochemical properties are considered as important indicators of soil health. Past research has focused on soil health in response to major land-use systems such as forest, pasture, and cultivated land. However, the response of soil health indicators specifically, biological indicators to silvopasture systems remains understated. Therefore, the objective of our study was to assess the impact of silvopasture (SPS) and woodland (WS) land-use systems on the soil health indicators. The study site consists of 5-years-old southern-pine silvopasture developed from existing woodland and 13-years old southern-pine/hardwood mixed woodland plots. Soil samples were collected and analyzed for microbial analysis using the MiSeq platform next-generation sequencing, enzyme assay using a microplate fluorimetric method, and soil physiochemical properties. Significantly higher soil organic carbon (2.6 ± 0.12%), total nitrogen (0.09 ± 0.002%), Mehlich phosphorous (26.9 ± 3.09 mg kg −1 ), nitrate (4.8 ± 0.24 mg kg −1 ), and pH (6.5 ± 0.10) were observed in SPS. SPS had a significantly higher acidic phosphatase (169.5 ± 6.59), alkaline phosphatase (43.6 ± 3.39), phosphodiesterase (10.5 ± 0.71), and β-glucosidase (61.7 ± 3.34) activity, measured in nmol g −1 hr −1 , as compared to WS. Proteobacteria, Actinobacteria, and Acidobacteria were the most dominant bacterial phyla while Ascomycota and Basidiomycota were the most dominant fungal phyla in both systems. The relative abundance of Proteobacteria (43.3%) was significantly higher in SPS while that of Acidobacteria (17.5%) was significantly higher in woodland (WS). Similarly, Basidiomycota were dominant ( p < 0.0001) in WS while SPS was dominated by Ascomycota ( p < 0.0001). Microbial diversity and the microbial community at the class and genus taxonomic levels were also impacted by the SPS. Copiotrophs and phytopathogens were higher in SPS while oligotrophs, decomposers, and ectomycorrhizae were higher in WS. In conclusion, our study found strong evidence that the nutrient input and vegetation composition in southern-pine SPS led to changes in soil physiochemical properties which further caused a shift in soil microbial community composition in these systems identified by principal component analysis.

中文翻译：

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响应林地和林场土地利用系统的土壤健康指标的比较评估

由于新的管理实践和有限的农业空间，土地利用系统的变化导致土壤健康发生重大变化。土壤微生物群落组成、酶活性和土壤理化性质被认为是土壤健康的重要指标。过去的研究主要针对森林、牧场和耕地等主要土地利用系统的土壤健康。然而，土壤健康指标，特别是生物指标对林牧系统的反应仍然被低估。因此，我们研究的目的是评估林地 (SPS) 和林地 (WS) 土地利用系统对土壤健康指标的影响。研究地点包括从现有林地开发的 5 年历史的南方松林场和 13 年历史的南方松/硬木混合林地块。收集土壤样品并使用 MiSeq 平台下一代测序进行微生物分析，使用微孔板荧光法进行酶测定，以及土壤理化特性。显着更高的土壤有机碳 (2.6 ± 0.12%)、总氮 (0.09 ± 0.002%)、Mehlich 磷 (26.9 ± 3.09 mg kg -1 )、硝酸盐 (4.8 ± 0.24 mg kg -1 ) 和 pH (6.5 ± 0.10) ) 在 SPS 中观察到。SPS 具有显着更高的酸性磷酸酶 (169.5 ± 6.59)、碱性磷酸酶 (43.6 ± 3.39)、磷酸二酯酶 (10.5 ± 0.71) 和 β-葡萄糖苷酶 (61.7 ± 3.34) 活性，以 nmol g -1 hr -1 测量与WS相比。Proteobacteria、Actinobacteria 和 Acidobacteria 是最主要的细菌门，而子囊菌门和担子菌门是两个系统中最主要的真菌门。Proteobacteria (43.3%) 的相对丰度在 SPS 中显着更高，而 Acidobacteria (17.5%) 在林地 (WS) 中显着更高。同样，担子菌在 WS 中占优势（p < 0.0001），而 SPS 以子囊菌为主（ p < 0.0001）。SPS 也影响了类和属分类水平的微生物多样性和微生物群落。SPS 中的嗜营养菌和植物病原体较高，而 WS 中的寡营养菌、分解菌和外生菌根较高。总之，我们的研究发现了强有力的证据，表明南方松 SPS 中的养分输入和植被组成导致土壤理化特性的变化，这进一步导致了通过主成分分析确定的这些系统中土壤微生物群落组成的变化。3%) 在 SPS 中显着更高，而酸杆菌 (17.5%) 在林地 (WS) 中显着更高。同样，担子菌在 WS 中占优势（p < 0.0001），而 SPS 以子囊菌为主（ p < 0.0001）。SPS 也影响了类和属分类水平的微生物多样性和微生物群落。SPS 中的嗜营养菌和植物病原体较高，而 WS 中的寡营养菌、分解菌和外生菌根较高。总之，我们的研究发现了强有力的证据，表明南方松 SPS 中的养分输入和植被组成导致土壤理化特性的变化，这进一步导致了通过主成分分析确定的这些系统中土壤微生物群落组成的变化。3%) 在 SPS 中显着更高，而酸杆菌 (17.5%) 在林地 (WS) 中显着更高。同样，担子菌在 WS 中占优势（p < 0.0001），而 SPS 以子囊菌为主（ p < 0.0001）。SPS 也影响了类和属分类水平的微生物多样性和微生物群落。SPS 中的嗜营养菌和植物病原体较高，而 WS 中的寡营养菌、分解菌和外生菌根较高。总之，我们的研究发现了强有力的证据，表明南方松 SPS 中的养分输入和植被组成导致土壤理化特性的变化，这进一步导致了通过主成分分析确定的这些系统中土壤微生物群落组成的变化。担子菌在 WS 中占优势 (p < 0.0001)，而 SPS 以子囊菌为主 (p < 0.0001)。SPS 也影响了类和属分类水平的微生物多样性和微生物群落。SPS 中的嗜营养菌和植物病原体较高，而 WS 中的寡营养菌、分解菌和外生菌根较高。总之，我们的研究发现了强有力的证据，表明南方松 SPS 中的养分输入和植被组成导致土壤理化特性的变化，这进一步导致了通过主成分分析确定的这些系统中土壤微生物群落组成的变化。担子菌在 WS 中占优势 (p < 0.0001)，而 SPS 以子囊菌为主 (p < 0.0001)。SPS 也影响了类和属分类水平的微生物多样性和微生物群落。SPS 中的嗜营养菌和植物病原体较高，而 WS 中的寡营养菌、分解菌和外生菌根较高。总之，我们的研究发现了强有力的证据，表明南方松 SPS 中的养分输入和植被组成导致土壤理化特性的变化，这进一步导致了通过主成分分析确定的这些系统中土壤微生物群落组成的变化。SPS 也影响了类和属分类水平的微生物多样性和微生物群落。SPS 中的嗜营养菌和植物病原体较高，而 WS 中的寡营养菌、分解菌和外生菌根较高。总之，我们的研究发现了强有力的证据，表明南方松 SPS 中的养分输入和植被组成导致土壤理化特性的变化，这进一步导致了通过主成分分析确定的这些系统中土壤微生物群落组成的变化。SPS 也影响了类和属分类水平的微生物多样性和微生物群落。SPS 中的嗜营养菌和植物病原体较高，而 WS 中的寡营养菌、分解菌和外生菌根较高。总之，我们的研究发现了强有力的证据，表明南方松 SPS 中的养分输入和植被组成导致土壤理化特性的变化，这进一步导致了通过主成分分析确定的这些系统中土壤微生物群落组成的变化。