近日，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站王克林研究員團(tuán)隊(duì)在西南喀斯特草地生態(tài)系統(tǒng)菌根真菌對(duì)外源氮輸入的響應(yīng)獲得新進(jìn)展。
我國(guó)是世界上喀斯特面積最大的國(guó)家，不合理的土地利用導(dǎo)致該區(qū)養(yǎng)分快速丟失，植被演替初級(jí)階段普遍處于“氮限制”狀態(tài)。外源氮（N）輸入是生態(tài)系統(tǒng)氮限制消減的重要途徑，而土壤叢枝菌根真菌（AMF）能有效增加植物對(duì)N和磷（P）等礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。目前，喀斯特草地土壤AMF對(duì)N輸入的響應(yīng)及其效應(yīng)仍不清楚。
基于此，以典型喀斯特自然草地生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過(guò)模擬N沉降（N：100 kg N ha-1 yr-1；P：50 kg P ha-1 yr-1）和引種不同密度豆科固氮灌木（紫穗槐和深紫木藍(lán)）試驗(yàn)，研究了AMF豐度、多樣性和群落結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特征。 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Glomus是喀斯特地區(qū)的優(yōu)勢(shì)種屬（圖 3）。不同的季節(jié)顯著影響AMF群落組成與結(jié)構(gòu)，AMF多樣性在生長(zhǎng)季（夏季）低于非生長(zhǎng)季（冬季），但是AMF豐度呈現(xiàn)相反的響應(yīng)方式。在生長(zhǎng)季，N添加顯著增加AMF豐度，而P添加顯著提高AMF多樣性（圖 1，2）。但是，N和P的添加沒(méi)有顯著改變AMF的群落結(jié)構(gòu)（圖 3）。對(duì)于固氮灌木的種植，不同豆科植物和種植密度的交互作用顯著影響AMF豐度和群落結(jié)構(gòu)。在生長(zhǎng)季，低密度種植固氮灌木顯著提高AMF豐度，而高密度種植深紫木藍(lán)顯著減少AMF豐度（圖 4）。不同途徑（沉降N和生物固N(yùn)）N輸入通過(guò)影響土壤可利用性養(yǎng)分改變AMF群落。研究結(jié)果說(shuō)明：N輸入會(huì)加劇喀斯特草地土壤P營(yíng)養(yǎng)的相對(duì)不足，草叢群落通過(guò)改善土壤AMF群落提高P的吸收。在喀斯特退化區(qū)域植被恢復(fù)過(guò)程中，豆科固氮植物引入與菌根真菌群落對(duì)提升生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分有效性具有重要潛力。這些研究為脆弱生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化管理提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。
以上研究成果近期以Arbuscular mycorrhizal fungi abundance was sensitive to nitrogen addition but diversity was sensitive to phosphorus addition in karst ecosystems和Effects of different legume species and densities on arbuscular mycorrhizal fungal communities in a karst grassland ecosystem為題分別發(fā)表在Biology and Fertility of Soils和Science of the Total Environment上。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的資助。
圖1 AMF豐度和多樣性對(duì)自然草地N和P添加的響應(yīng)
圖2 自然草地N和P添加下不同季節(jié)AMF群落結(jié)構(gòu)的差異
圖3 自然草地N和P添加對(duì)AMF群落結(jié)構(gòu)的影響
圖 4 AMF豐度、多樣性和群落結(jié)構(gòu)對(duì)不同豆科灌木和種植密度的響應(yīng)