温度变化对丛枝菌根群落影响的调查与评价

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全球变暖导致温度升高已成为世界范围内公认的事实,温度升高带来的一系列连锁反应,不可避免的影响着生态系统中生物多样性的群落组成。丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal, AM)作为生态系统中分布最广泛的共生体系,在生态系统结构及其功能方面发挥着重要作用,并能提高植物抗逆性和改善植物营养状况等功能。探讨丛枝菌根群落对温度变化的响应及其规律,为以后预测温度变化对生态系统带来的影响具有重要的科学意义。本研究选择对温度变化最为敏感的青藏高原为研究区域,进行在4个海拔梯度上(3000 m?3500 m?3800 m?4170 m)模拟增温研究,实验设计采用完全随机区组方法,进行模拟增温处理(Open Top Chamber, OTC),探讨丛枝菌根在增温导致的温度变化条件下,群落的影响及其规律。主要研究结果如下:  (1)AM 真菌侵染率:增温处理中,植物根系菌根侵染频率为 87.9%,而对照侵染频率为85.2%。可见,增温不但没有降低植物与丛枝菌根的共生关系,反而能够使植物根系的侵染频率略有增加。同时,进一步分析了植物菌根侵染强度、丛枝和泡囊的丰度,均表明增温略微增加菌根与植物的共生状况。  (2)AM真菌孢子密度:增温处理中,植物根系菌根孢子密度为19.8个/15 g土而对照孢子密度为18.8个/15 g土,因此,增温不但没有降低与植物共生丛枝菌根群落密度,反而能够使根际土壤孢子密度略有增加。进一步分析了不同海拔梯度上孢子密度受温度变化的影响,表明在中低海拔梯度(3000 m?3500 m?3800 m)上,增温处理相较于对照,孢子密度略有增加;而在高海拔梯度(4170 m)上,增温处理相较于对照,孢子密度略有减少。  (3)AM 真菌球囊霉素含量:增温处理中,总球囊霉素相关土壤蛋白(Total Glomalin-Related Soil Protein, T-GRSP)含量为4.34mg g-1土壤,易提取球囊霉素相关土壤蛋白(Easily Extracted Glomalin-Related Soil Protein, EE-GRSP)含量为1.52mg·g-1土壤,而对照则分别为4.28mg·g-1和1.61mg·g-1土壤。可见,增温对土壤球囊霉素含量的影响存在差异,即增温后T-GRSP含量略微增加,EE-GRSP含量略微减少。不同海拔梯度上球囊霉素含量受增温影响则表明,在最低及中高海拔梯度上(3000 m?3800 m?4170 m),增温处理总球囊霉素含量相比对照略有增加,在中间海拔(3500 m)则相反。在中高海拔梯度(3500 m?3800 m?4170 m)上,增温处理易提取球囊霉素含量相比对照略有减少,在最低海拔(3000 m)则相反。  (4)增温对AM真菌丛枝菌根群落的影响:增温对AM真菌群落多样性、物种组成、在属和种分类水平上的群落构成等指标存在着影响。在中低海拔梯度(3000 m?3500 m?3800 m)上,增温不但增加了AM真菌的物种数量,而且就群落而言球囊霉属真菌的OTU的群落结构受到显著改变,丰富度增加。在最高海拔(4170 m)则相反,增温减少了AM真菌的物种数量,而且就群落而言球囊霉属真菌的OTU的群落结构受到显著改变,丰富度降低。  综上所述,温度变化在不同程度上影响着丛枝菌根真菌群落及其与植物的共生状况。增温略微增加菌根侵染率、菌根孢子密度、土壤总球囊霉素,略微减少土壤易提取球囊霉素,并显著改变了丛枝菌根真菌群落特征,表明了丛枝菌根对温度变化的响应。本研究结果可在未来气候变化背景下,解释丛枝菌根真菌调控生态系统并对气候变化的响应提供科学依据和理论指导。
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