科研進展
增溫背景下叢枝菌根真菌群落調(diào)控土壤多功能性機制研究獲新進展
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群落的組裝機制和共現(xiàn)網(wǎng)絡模式如何響應氣候變暖，進而調(diào)節(jié)土壤多功能性研究目前仍不明確。
中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院李新榮團隊在騰格里沙漠利用開頂箱進行了為期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)絡模式。通過測量15項土壤功能指標(包括養(yǎng)分有效性、生物地球化學循環(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制。
研究人員將生態(tài)位理論應用于氣候變暖背景下，AMF群落隨機過程和網(wǎng)絡復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理解釋。研究表明，兩種供試植物呈現(xiàn)出不同的功能響應路徑。增溫導致土壤水分含量減少，通過“隨機性組裝-網(wǎng)絡瓦解”級聯(lián)效應抑制了油蒿菌根定殖率(36%–79%)，進而導致土壤多功性下降(54%–172%)，說明油蒿AMF群落的響應已突破其生態(tài)位閾值，隨機性組裝與網(wǎng)絡脆弱性共同驅(qū)動了系統(tǒng)功能退化。相比之下，變暖導致的土壤水分含量減少通過強化檸條AMF網(wǎng)絡的復雜性，維持了較高的菌根侵染率(+11.3-24.5%)，進而增強土壤多功能性(+34-45%)，檸條AMF的網(wǎng)絡復雜性驅(qū)動土壤多功能性的增益反映了其生態(tài)位擴展?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機制，為預測旱區(qū)生態(tài)功能演變和制定適應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基金的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1111/1365-2435.70134
氣候變暖誘導的叢枝菌根真菌群落通過不同機制調(diào)控土壤多功能性的概念框架圖
