大多數(shù)陸生植物與真菌形成菌根共生體,促進(jìn)植物對(duì)氮、磷等養(yǎng)分及水分的高效利用。植物的菌根類(lèi)型主要可分為外生菌根(ECM)和內(nèi)生菌根(AM)等。已有研究表明,樹(shù)木菌根類(lèi)型的比例顯著影響森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量及物質(zhì)循環(huán)過(guò)程。然而,關(guān)于菌根如何影響樹(shù)木根際與非根際土壤微生物群落及其功能的研究仍較為薄弱,限制了我們對(duì)菌根生態(tài)學(xué)作用的深入理解。
針對(duì)這一問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)生態(tài)研究所王超課題組依托長(zhǎng)白山國(guó)家森林生態(tài)觀測(cè)站,選取了7種ECM和8種AM樹(shù)木,采集了根際和非根際土壤樣本(圖1),通過(guò)擴(kuò)增子測(cè)序分析了土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)、多樣性及網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,結(jié)合氧同位素標(biāo)記法分析了微生物的生長(zhǎng)、呼吸和碳利用效率。
研究結(jié)果表明,無(wú)論是AM還是ECM菌根類(lèi)型的樹(shù)種,根際和非根際微生物的生長(zhǎng)差異不顯著,但部分樹(shù)種土壤微生物呼吸和碳利用效率在根際與非根際存在差異(圖1)??傮w而言,AM樹(shù)種下微生物的呼吸、生長(zhǎng)和碳吸收低于ECM樹(shù)種;在非根際區(qū),AM樹(shù)種土壤微生物的碳利用效率低于ECM樹(shù)種(圖2)。通過(guò)相關(guān)分析和結(jié)構(gòu)方程模型分析發(fā)現(xiàn),AM樹(shù)種下土壤中微生物的碳利用效率主要受到土壤底物化學(xué)計(jì)量比的調(diào)控,而ECM樹(shù)種下則主要受到微生物群落網(wǎng)絡(luò)特征的影響(圖3)。這項(xiàng)研究表明,樹(shù)木菌根類(lèi)型的差異不僅影響土壤中微生物的群落組成,還決定了微生物對(duì)碳的利用程度,從而影響土壤碳的周轉(zhuǎn)與穩(wěn)定。
研究成果以“Soil microbial carbon use efficiency differs between mycorrhizal trees: insights from substrate stoichiometry and microbial networks”為題,于2025年發(fā)表于國(guó)際微生物學(xué)會(huì)期刊《ISME Communications》期刊上。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)生態(tài)所碩士研究生于靖和楊靜怡為共同第一作者,王超研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)國(guó)際合作項(xiàng)目、基金委優(yōu)青項(xiàng)目和中科院青促會(huì)優(yōu)秀會(huì)員等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1093/ismeco/ycae173?

圖1. 長(zhǎng)白山典型植物根際和非根際土壤微生物生長(zhǎng)速率(a)、呼吸速率(b)、碳吸收速率(c)和碳利用效率(d)。

圖2. 長(zhǎng)白山典型植物菌根類(lèi)型對(duì)土壤微生物生長(zhǎng)速率(a)、呼吸速率(b)、碳吸收速率(c)和碳利用效率(d)的影響。

圖3. 內(nèi)生和外生菌根類(lèi)型植物土壤微生物碳利用效率的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。




