论文部分内容阅读
丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是最常见、功能最重要的陆生植物共生真菌之一,对植物养分吸收和抗致病菌寄生具有重要意义。然而,目前对AMF群落受气候变化影响的研究相对匮乏,尤其是在青藏高原地区。有研究表明,青藏高原将在未来的一段时间内迅速暖化。因此,本研究以青藏高原高寒草甸生态系统为研究对象,利用国际冻原计划(International Tundra Experiment,ITEX)采用的被动式增温法—开顶式生长室(Open-topped chambers,OTC)增温法。通过野外调查和实验室测定相结合,系统研究了高寒草甸模拟增温条件下的植物群落特征、生长季和非生长季土壤理化特征及根系、土壤AMF群落的组成和多样性的变化。主要研究结果如下:1.增温增加了禾本科生物量、盖度,但降低了豆科、莎草科和杂类草的生物量、盖度;此外,增温显著降低了凋落物生物量和植物群落物种丰富度(P<0.05)。2.增温主要影响高寒草甸土壤全量养分含量。生长季,增温显著降低了土壤全氮(TN)含量和土壤氮磷比(N/P)(P<0.05),加重了高寒草甸植物生长的氮限制(N/P=11.62,<14);非生长季,增温显著提升了土壤全碳(TC)、TN、全磷(TP)含量,降低了土壤碳磷比(C/N)(P<0.05)。3.高寒草甸不同季节土壤AMF群落的优势菌属均为Acaulospora属、Ambispora属和Claroideoglomus属。增温显著提升了生长季土壤AMF群落Claroideoglomus属相对丰度,降低了Ambispora属相对丰度(P<0.05);但非生长季土壤AMF菌群无显著变化。生长季根系AMF群落优势菌属为Claroideoglomus属和Rhizophagus属,非生长季根系AMF群落优势菌属为Acaulospora属、Rhizophagus属和Gigaspora属。生长季增温根系AMF菌群无显著变化;但增温显著增加非生长季根系AMF群落Acaulospora属相对丰度,降低Gigaspora属相对丰度(P<0.05)。另外,增温处理下Acaulospora属相对丰度在土壤、根系AMF群落中均有不同程度提升。4.高寒草甸土壤AMF群落Alpha-多样性在不同季节均未受增温显著影响;但不同季节土壤AMF群落Beta-多样性受增温影响显著改变(P<0.05)。增温显著降低了生长季根系AMF群落的Alpha-多样性(P<0.05),但对非生长季影响不明显;此外,增温使不同季节根系AMF群落的Beta-多样性显著改变(P<0.05)。5.冗余分析(Redundancy analysis,RDA)结果显示:在生长季,土壤AMF群落组成受植物群落Simpson多样性指数和土壤温度(Soil temperature,ST)土壤铵态氮(NH4+)含量显著影响(P<0.05);根系AMF群落组成受豆科、杂类草盖度和土壤硝态氮(NO3-)含量显著影响(P<0.05)。在非生长季,土壤AMF群落组成受土壤含水量(soil moisture,SM)显著影响;根系AMF群落组成受土壤TN含量显著影响(P<0.05)。6.结构方程模型(Structural Equation Model,SEM)结果显示:生长季,土壤AMF群落多样性受土壤ST和土壤速效养分含量显著影响(P<0.05);非生长季,土壤AMF群落多样性受土壤p H显著影响,根系AMF群落多样性受土壤速效养分含量显著影响(P<0.05)。综上所述,增温影响高寒草甸土壤、根系AMF群落的组成和多样性主要是通过影响植物群落和土壤理化特征来实现的。增温造成高寒草甸植物生长受到了氮素限制,致使植物对AMF的依赖性下降,减少对AMF的养分供给,进而使AMF的生活史策略发生转变,由生长季Claroideoglomus属、Rhizophagus属和非生长季Gigaspora属主导的“耐受型对策”转为孢子形成能力较强的Acaulospora属主导的“杂草型对策”。而生活史策略的转换是以牺牲部分AMF群落功能为代价的,如:生长季AMF的提升植物生物量功能和非生长季AMF的固碳功能。同时,增温促进了土壤养分的分解,而且不同季节土壤、根系AMF群落种间竞争存在差异,导致生长季土壤有效养分含量提升有利于土壤AMF群落多样性的稳定,而非生长季土壤有效养分含量提升对根系AMF群落多样性的维持会产生不利影响。由此可见,在全球变暖的大背景下,维持高寒草甸植物-土壤-AMF相互作用关系具有非常重要的意义。