土壤养分分布具有高度的异质性,而在营养丰富的“热点”(养分斑块)中觅食可提升林木的养分获取效率,是林木的重要生态策略。然而,丛枝菌根(AM)和外生菌根(EM)树种如何整合根系和菌根真菌来觅食不同的养分斑块仍知之甚少,尤其是在磷限制的亚热带森林中。团队选择福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站的4片单树种常绿阔叶人工林(两个AM树种,两个EM树种)为研究对象,利用内生袋法建立了5种养分斑块处理(对照,氮添加,磷添加,氮磷同时添加,有机物添加),以揭示不同菌根类型树种的根系和菌根菌对不同养分斑块的觅食响应。
结果发现,与对照斑块相比,AM和EM树种的根系和菌根真菌在氮添加斑块中均未表现出显著的增殖响应。在磷添加斑块和氮磷同时添加斑块中,AM树种主要依赖菌根真菌的增殖,而EM树种仅表现出显著的根系增殖。然而,在有机物添加斑块中,AM树种的根系大幅增殖,而EM树种主要依赖菌根真菌的增殖。研究结果表明,细根和菌根真菌的觅食策略在养分斑块类型之间以及不同菌根类型之间是互补的。这意味着林木能够识别并整合不同养分斑块的信息,并在根系和菌根菌之间权衡碳分配,从而实现在特定养分斑块中采取最有效的觅食策略,以提高植物对养分的竞争力。这对亚热带森林中AM和EM树种的生态位互补和共存具有重要意义。预测林木养分觅食策略,需要整合有关菌根类型、养分斑块类型,以及潜在的限制养分等方面的信息。
研究结果以“Complementary foraging of roots and mycorrhizal fungi among nutrient patch types in four subtropical monospecific broadleaved tree plantations”为题,发表在国际植物学著名期刊New Phytologist上。团队已毕业的博士生姜琦(现为北京大学博士后)为第一作者,陈光水教授为通讯作者,福建师范大学为第一作者和通讯作者单位。该研究得到了国家自然科学基金项目等资助。
图1 AM和EM树种的根系和菌根菌对不同养分斑块类型的觅食响应概念图
图2不同菌根类型、不同养分斑块细根生物量(a),总根长(b),菌根菌侵染率(c)和菌根菌生物量(d)
原文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.70263