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生态系统生态学课题组提出丛枝菌根真菌对土壤养分添加响应的新概念模型

发布时间:2020-08-20 点击次数:

丛枝菌根(AM)真菌可与80%以上的陆生植物根系形成互惠共生体。AM真菌不但影响植物间相互作用和群落组成,还能调控土壤有机碳的稳定和固存,进而驱动和影响生态系统过程。人类活动引起的大气氮沉降及肥料施用导致土壤氮、磷养分富集,AM真菌作为地上、地下生态系统之间的重要节点,对土壤养分变化响应敏感。生态学互惠共生理论预测,营养添加会降低植物对AM真菌的依赖性,进而减少对AM真菌的碳分配,抑制其生长。然而,以往许多试验结果差异很大,尚无统一的概念模型来解释这些结果的变异性。

近日,我院生态系统生态学实验室在全球变化领域顶级期刊《Global Change Biology》上发表了题为“Nitrogen-induced acidification, not N-nutrient, dominates suppressive N effects on arbuscular mycorrhizal fungi”的研究论文。该研究依托内蒙古锡林郭勒草原生态系统定位研究站中的长期土壤养分添加实验和土壤酸化实验,在AM真菌对土壤养分添加的响应研究方面取得重要进展。

结果表明,磷和高浓度氮添加抑制AM真菌根内和根外生长,低至中等浓度氮添加则促进AM真菌生长。同时,以土壤酸化实验结果作为补充,阐明了氮、磷添加对AM真菌的不同影响机制:土壤氮磷化学计量比是AM真菌生长的主要调控因素,但高浓度氮添加引起的土壤酸化会抵消土壤氮磷比提高所产生的促进作用,抑制AM真菌的生长。基于这些结果,作者提出了N素添加导致的土壤酸化是抑制AM真菌生长的主要因素,而不是氮素营养本身。这一结论,不仅可以帮助理解前人研究中的多变结果,更有助于预测未来全球气候变化情景下AM真菌对植物和土壤碳平衡的影响。

土壤氮、磷添加对AM真菌生长和群落组成影响的概念图

该研究由我院生态系统生态学实验室、北卡罗来纳州立大学、中国科学院植物研究所和纽约州立大学合作完成,南京农业大学为通讯作者单位。我院博士生潘上为论文第一作者、张艺博士等为通讯作者,中科院植物所王洋博士为论文共同第一作者、白永飞研究员为共同通讯作者。我院徐国华、陈爱群教授和纽约州立大学Zhu Weixing教授参与了此项研究。据了解,生态系统生态学课题组长期从事植物-土壤微生物相互作用、土壤碳氮循环过程及其对全球变化的响应研究。近年来,在国家自然科学基金项目、973项目、国家重点研发计划项目以及人才项目等资助下,在学科相关权威期刊上发表了多篇论文。这是该实验室今年在《Global Change Biology》上发表的第二篇论文,也是资环院今年在《Global Change Biology》上发表的第三篇论文。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.15311

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