科研進(jìn)展
增溫背景下叢枝菌根真菌群落調控土壤多功能性機制研究獲新進(jìn)展
氣候變暖可能會(huì )對全球旱地生態(tài)系統的功能發(fā)揮產(chǎn)生一定影響。叢枝菌根真菌(AMF)群落在維持旱區生態(tài)系統穩定性和功能發(fā)揮中起到重要作用。然而，AMF群落的組裝機制和共現網(wǎng)絡(luò )模式如何響應氣候變暖，進(jìn)而調節土壤多功能性研究目前仍不明確。
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院李新榮團隊在騰格里沙漠利用開(kāi)頂箱進(jìn)行了為期3年的增溫模擬實(shí)驗，增溫幅度約+0.5°C至+1.6°C，以該地區優(yōu)勢半灌木油蒿(Artemisia ordosica)和灌木檸條(Caragana korshinskii)為研究對象，研究了兩種植物根際土壤中AMF的組裝過(guò)程和共現網(wǎng)絡(luò )模式。通過(guò)測量15項土壤功能指標(包括養分有效性、生物地球化學(xué)循環(huán)、微生物活性和微生物生產(chǎn)力等)，構建了土壤多功能性指數，并采用結構方程模型揭示了AMF群落調控土壤多功能性的機制。
研究人員將生態(tài)位理論應用于氣候變暖背景下，AMF群落隨機過(guò)程和網(wǎng)絡(luò )復雜性對土壤多功能性的影響中，提出了一個(gè)概念框架用以機理解釋。研究表明，兩種供試植物呈現出不同的功能響應路徑。增溫導致土壤水分含量減少，通過(guò)“隨機性組裝-網(wǎng)絡(luò )瓦解”級聯(lián)效應抑制了油蒿菌根定殖率(36%–79%)，進(jìn)而導致土壤多功性下降(54%–172%)，說(shuō)明油蒿AMF群落的響應已突破其生態(tài)位閾值，隨機性組裝與網(wǎng)絡(luò )脆弱性共同驅動(dòng)了系統功能退化。相比之下，變暖導致的土壤水分含量減少通過(guò)強化檸條AMF網(wǎng)絡(luò )的復雜性，維持了較高的菌根侵染率(+11.3-24.5%)，進(jìn)而增強土壤多功能性(+34-45%)，檸條AMF的網(wǎng)絡(luò )復雜性驅動(dòng)土壤多功能性的增益反映了其生態(tài)位擴展潛力。
該研究揭示了氣候變暖背景下旱區生態(tài)系統植物-微生物互作的物種特異性響應機制，為預測旱區生態(tài)功能演變和制定適應性管理策略提供了重要理論依據。
成果以Warming modulates soil multifunctionality through assembly processes and co-occurrence patterns of arbuscular mycorrhizal fungal communities in drylands為題發(fā)表在生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Functional Ecology。西北研究院謝婷博士為論文第一作者，李新榮研究員為通訊作者。該研究獲得國家自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1111/1365-2435.70134
氣候變暖誘導的叢枝菌根真菌群落通過(guò)不同機制調控土壤多功能性的概念框架圖
