增温施氮条件下AM真菌对松嫩草地植物光合特性的影响

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受自然和人类的影响,环境大气的CO2、CH4等温室气体量迅速上升,全球气候变暖成为了一个不可争辩的事实,与此同时,随着矿物燃料燃烧、农业氮肥的大量使用,加剧了大气中氮素的沉降,因此,全球变暖和氮沉降对生态系统产生的影响,成为了全球变化科学研究的重点问题。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,简称AM真菌)是一类对植物有益的微生物,在与植物形成共生关系中,AM真菌不仅依靠共生网络维系自身生长,同时还为植物提供大量所需养分、水分,间接影响植物的生长、发育。在全球变化的条件下,关于AM真菌与植物的共生关系及其作用和功能是否发生改变还有待于研究,因此,在松嫩草原上,我们进行了模拟试验,探讨在增温氮沉降条件下,AM真菌对松嫩草地绿色植物光合特性的影响。主要研究结果如下:(1)增温+AM真菌、增温+施氮+AM真菌分别对羊草的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)有提高作用,羊草叶片的蒸腾速率(Tr)随之加快,同时,叶片的胞间CO2浓度(Ci)相应降低,羊草的光合能力增强。而施氮+AM真菌降低了羊草的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及胞间CO2浓度(Ci),抑制了羊草的光合反应过程。增温+AM真菌、施氮+AM真菌提高了芦苇的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs),而增温+施氮+AM真菌却促使芦苇叶片净光合速率(Pn)显著下降(P≤0.05),芦苇叶片气孔导度(Gs)减小,导致叶片的胞间CO2浓度(Ci)有所增加,芦苇叶片的光合能力减弱。(2)在2015年—2016年两个生长季中,增温+AM真菌、施氮+AM真菌对生态系统净CO2交换量(NEE)、生态系统总生产力(GEP)的影响均由抑制作用逐渐转变为促进作用,因此,松嫩草原生态系统的碳汇作用明显增强。此外,增温+施氮+AM真菌使草原生态系统净CO2交换量(NEE)、生态系统总生产力(GEP)也有所提高,而使得生态系统呼吸(ER)减弱,影响不显著。(3)增温+AM真菌提高了羊草叶绿素a的含量及叶绿素总量,增温+施氮+AM真菌对羊草叶绿素a的含量、叶绿素b的含量及叶绿素总量也有促进作用,叶片光反应过程中光能的吸收、传递、转化的效率提高,羊草的光合能力增强。增温+AM真菌、增温+施氮+AM真菌显著的减少了芦苇叶片叶绿素a的含量(P≤0.05)及叶绿素总量,减弱了芦苇叶片的光合能力。(4)增温+AM真菌、施氮+AM真菌使羊草可溶性糖含量呈现下降趋势,增温+施氮+AM真菌提高了羊草可溶性糖的含量,为植物储备了更多有机物质,增强植物抗逆性,有利于羊草自身生长发育。增温+AM真菌、施氮+AM真菌、增温+施氮+AM真菌均促使芦苇的可溶性糖含量呈现显著的增加趋势,同样有利于芦苇的生长发育。综上所述,在全球变暖和氮沉降的环境中,AM真菌能够通过与植物形成的菌丝网络,影响植物个体和群体的光合特性,使植物适应环境能力增强,从而可以缓解由全球变暖和氮沉降对植物,甚至对整个草原生态系统造成的消极影响。
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