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成都生物所在森林根系分泌物生态学效应研究中获进展

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外生菌根(Ectomycorrhizae,
ECM)作为菌根的重要类型之一,是北方和亚高山森林生态系统的重要组成部分,在生态系统N循环方面发挥重要作用。近年来,气候变暖对植物N吸收及土壤N过程的影响受到了广泛关注,但是外生菌根作为植物与土壤链接的桥梁,在气候变暖条件下它的变化及其与植物N吸收的关系并不清楚。

根系分泌物是植物与土壤进行物质、能量和信息交流的重要媒介,是根际微生态系统中的有机枢纽。它在调控植物—土壤—微生物交互作用过程中发挥着十分重要的作用。近年来,气候变暖对土壤N转化过程的影响受到了广泛关注,前期研究表明增温会促进土壤N转化从而提高土壤N有效性,但增温如何通过根系分泌过程来影响土壤N转化仍然不清楚。

中国科学院成都生物研究所地下生态学学科组博士研究生李月蛟在研究员刘庆和副研究员赵春章的指导下,以西南亚高山天然针叶林和人工云杉林为研究对象,采用OTC模拟气候变暖,研究了4年增温对两类林下云杉幼苗外生菌根、N吸收及土壤N有效性的影响。研究发现,增温后两类林下土壤有效N均显著下降,但是增温对云杉幼苗外生菌根及N吸收影响并不相同。天然林中,增温条件下外生菌根侵染率下降,云杉幼苗通过促进细根的生长增加N吸收,进而促进植株总生物量及总N积累;但是,增温对人工林云杉幼苗外生菌根侵染率与总N积累均无显著影响。该结果表明,天然林比人工林云杉幼苗菌根对气候变暖更敏感;同时,天然林云杉幼苗N吸收的增加,促进了土壤N向植物N库的转移,也可能对缓解未来气候变暖条件下土壤N淋溶具有重要意义。

中国科学院成都生物研究所地下生态学学科组博士研究生张子良在研究员刘庆和尹华军的指导下,以西南亚高山针叶林主要树种粗枝云杉为研究对象,通过野外模拟增温试验和室内控制实验,系统研究了云杉根系分泌物C、N通量及C:
N比化学计量特征对增温的响应;并进一步分析根系分泌物变化对土壤N转化相关细菌(氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌)的生长和繁殖影响。研究表明,增温后云杉根系分泌物中C通量显著增加,而N通量无明显变化(C:
N
比显著增加),并促进土壤N转化细菌生长和繁殖。该研究结果为辨识气候变暖—根系分泌物—N转化细菌—土壤N转化之间的相互关联提供了直接的试验证据,即气候变暖会通过改变森林根系分泌物C通量及C:
N化学计量特征来影响土壤N转微生物生长与活性,进而调控土壤有机质分解和N素转化。

研究结果发表于Scientific Reports

相关研究结果发表于European Journal of Soil Biology科学,。

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