沈陽生態(tài)所揭示全球不同菌根類型樹種養(yǎng)分回收的差異
植物器官枯萎過程中會發(fā)生養(yǎng)分回收,回收的氮、磷養(yǎng)分元素可占植物年需求量的30%~40%。養(yǎng)分回收的發(fā)生實現(xiàn)了植物對養(yǎng)分的再次利用,提高了養(yǎng)分利用效率,同時影響到凋落物化學性狀,是植物調控生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的重要途徑。該途徑與養(yǎng)分循環(huán)的另一類驅動者-微生物存在何種聯(lián)系,是該領域尚未解決的科學問題。
土壤中的某些真菌與植物的根可以形成共生體,即菌根。叢枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)是森林中常見的菌根類型。ECM樹種常見于貧瘠土壤條件下,且對養(yǎng)分的利用比AM樹種更加保守。ECM樹種是否比AM樹種的養(yǎng)分回收效率更高?這一問題尚無答案。
由中科院森林生態(tài)與管理重點實驗室呂曉濤研究員、德國馬普生物地球化學研究所張海洋博士、美國科學院院士Susan Trumbore、中科院植物研究所韓興國研究員、美國印第安納大學Richard P. Phillips教授等人組成的國際研究團隊,利用國際上已公開發(fā)表的ECM和AM樹種共存的研究中378個樹種的氮磷養(yǎng)分回收數(shù)據(jù),進行了整合分析;同時利用美國印第安納州45個森林樣地中的實測數(shù)據(jù),揭示了ECM和AM樹種養(yǎng)分回收在全球尺度和局域尺度的差異。
研究結果顯示,全球尺度上ECM樹種和AM樹種的氮回收效率基本相同,但前者的磷回收效率比后者高12%。對于落葉樹類群而言,ECM樹種的氮磷回收效率均高于AM樹種;而在常綠樹類群中的ECM和AM樹種表現(xiàn)出相仿的養(yǎng)分回收效率。在兩種菌根類型樹種共存的地區(qū),溫帶森林中的ECM樹種比AM樹種回收更多的氮,而熱帶森林中AM樹種傾向于回收更多的氮。來自印第安納森林的實測數(shù)據(jù)表明,在溫帶森林的局域尺度上,群落中ECM樹種比例的增加會導致群落水平上氮素回收的增加,說明了ECM樹種優(yōu)勢度的增加會導致群落的氮素利用趨于保守。這項研究說明,除了以往研究中涉及的氣候、土壤環(huán)境等非生物因素以外,植物的菌根類型(與微生物的關系)這類生物因子同樣調控植物對養(yǎng)分的回收利用,這一現(xiàn)象在溫帶森林中尤為明顯。
上述結果以Foliar nutrient resorption differs between arbuscular mycorrhizal and ectomycorrhizal trees at local and global scales為題發(fā)表在Global Ecology and Biogeography雜志(DOI:10.1111/geb.12738),張海洋博士為文章第一作者,呂曉濤研究員為通訊作者。該項研究得到中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項和青年創(chuàng)新促進會等項目的支持。(呂曉濤)
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