科研進(jìn)展
增溫背景下叢枝菌根真菌群落調(diào)控土壤多功能性機(jī)制研究獲新進(jìn)展
氣候變暖可能會對全球旱地生態(tài)系統(tǒng)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(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和功能發(fā)揮中起到重要作用。然而，AMF群落的組裝機(jī)制和共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模式如何響應(yīng)氣候變暖，進(jìn)而調(diào)節(jié)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(tuán)隊在騰格里沙漠利用開頂箱進(jìn)行了為期3年的增溫模擬實驗，增溫幅度約+0.5°C至+1.6°C，以該地區(qū)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的組裝過程和共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模式。通過測量15項土壤功能指標(biāo)(包括養(yǎng)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(gòu)建了土壤多功能性指數(shù)，并采用結(jié)構(gòu)方程模型揭示了AMF群落調(diào)控土壤多功能性的機(jī)制。
研究人員將生態(tài)位理論應(yīng)用于氣候變暖背景下，AMF群落隨機(jī)過程和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性對土壤多功能性的影響中，提出了一個概念框架用以機(jī)理解釋。研究表明，兩種供試植物呈現(xiàn)出不同的功能響應(yīng)路徑。增溫導(dǎo)致土壤水分含量減少，通過“隨機(jī)性組裝-網(wǎng)絡(luò)瓦解”級聯(lián)效應(yīng)抑制了油蒿菌根定殖率(36%–79%)，進(jìn)而導(dǎo)致土壤多功性下降(54%–172%)，說明油蒿AMF群落的響應(yīng)已突破其生態(tài)位閾值，隨機(jī)性組裝與網(wǎng)絡(luò)脆弱性共同驅(qū)動了系統(tǒng)功能退化。相比之下，變暖導(dǎo)致的土壤水分含量減少通過強(qiáng)化檸條AMF網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，維持了較高的菌根侵染率(+11.3-24.5%)，進(jìn)而增強(qiáng)土壤多功能性(+34-45%)，檸條AMF的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性驅(qū)動土壤多功能性的增益反映了其生態(tài)位擴(kuò)展?jié)摿Α?/span>
該研究揭示了氣候變暖背景下旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)植物-微生物互作的物種特異性響應(yīng)機(jī)制，為預(yù)測旱區(qū)生態(tài)功能演變和制定適應(yīng)性管理策略提供了重要理論依據(jù)。
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(dǎo)的叢枝菌根真菌群落通過不同機(jī)制調(diào)控土壤多功能性的概念框架圖
