森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,因而針對(duì)森林群落結(jié)構(gòu)及其影響因素的研究一直受到廣泛關(guān)注,為林業(yè)生產(chǎn)和管理提供重要參考。然而,以往研究多關(guān)注土壤養(yǎng)分等環(huán)境因子對(duì)森林群落結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在很大不確定性。土壤微生物作為重要的生物因子,其對(duì)群落結(jié)構(gòu)的影響也逐漸受到重視。近期大量的控制實(shí)驗(yàn)研究表明,土壤微生物,尤其是菌根真菌也是影響群落結(jié)構(gòu)的重要因素,可以在不同土壤養(yǎng)分條件下驅(qū)動(dòng)不同的生態(tài)過程,進(jìn)而影響多樣性和生物量等群落結(jié)構(gòu)。相較于熱帶森林群落,溫帶森林通常包含較多的外生菌根(EM)樹種,其與叢枝菌根(AM)樹種的土壤養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)過程可能是驅(qū)動(dòng)溫帶森林結(jié)構(gòu)變化的重要因素。然而目前為止,很少有研究在自然狀態(tài)下揭示溫帶森林群落結(jié)構(gòu)與樹種菌根類型及土壤之間的關(guān)系,樹種菌根類型影響溫帶森林群落結(jié)構(gòu)的機(jī)制尚不明確。
鑒于此,中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所天然林生態(tài)組的博士生毛子昆,在導(dǎo)師王緒高研究員的指導(dǎo)下,與哥倫比亞羅薩里奧大學(xué)和美國(guó)加州大學(xué)的研究人員進(jìn)行合作,基于長(zhǎng)白山25ha闊葉紅松林樣地的大樹(DBH ≥ 10 cm)和土壤數(shù)據(jù),運(yùn)用空間分析方法,分析了菌根類型和土壤養(yǎng)分等對(duì)群落多樣性和地上生物量的作用。研究發(fā)現(xiàn),AM樹種和EM樹種與土壤養(yǎng)分條件的關(guān)系存在差異,且AM樹種主要影響群落多樣性,而EM樹種主要影響群落生物量,進(jìn)而導(dǎo)致群落多樣性和生物量隨土壤肥力呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)(圖1)。研究結(jié)果揭示了土壤養(yǎng)分和菌根真菌在溫帶森林群落結(jié)構(gòu)形成過程中的主導(dǎo)作用,闡釋了樹種菌根類型調(diào)控森林群落結(jié)構(gòu)的潛在機(jī)制(圖2)。
該研究以“Tree mycorrhizal associations mediate soil fertility effects on forest community structure in a temperate forest”為題在New Phytologist上發(fā)表(doi: 10.1111/nph.15742)。天然林生態(tài)組博士生毛子昆為第一作者,王緒高研究員為通訊作者。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院B類先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金、重點(diǎn)基金和面上基金等項(xiàng)目的支持。

圖1.長(zhǎng)白山樣地分析結(jié)果(AGB:地上生物量;SWI:香農(nóng)-維納多樣性指數(shù))
圖2.不同菌根類型樹種與土壤肥力的關(guān)系及其對(duì)森林群落結(jié)構(gòu)的影響




