综述:菌根协同作用的启示:阔叶树提升杉木恢复力
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时间:2025年10月11日
来源:Rhizosphere 3.5
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本综述系统阐述了菌根真菌(AM/EM)与阔叶树在杉木人工林可持续经营中的协同增效机制。文章聚焦菌根真菌如何通过改善土壤结构、促进碳储存(C sequestration)、增强养分(如磷P)吸收及构建共同菌根网络(CMNs),从而提升杉木对干旱等非生物胁迫的抵抗力,并分析了引入阔叶树以增加生物多样性、改善土壤肥力的生态效益,为单一树种人工林的生态修复提供了重要见解。
詹金斯基因组研究所(JGI)的MycoCosm数据库和NCBI GenBank收录了大量真菌基因组,为研究菌根共生关系的进化与功能提供了宝贵资源。这些基因组涵盖了子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)等主要类群,包括外生菌根(EM)真菌如Laccaria bicolor和Tuber melanosporum。基因组学研究揭示了与共生功能相关的关键基因家族的扩张与收缩,这些进化事件与菌根真菌增强宿主植物养分吸收、环境胁迫抵抗能力等特性密切相关。
森林生态系统中菌根网络(CMNs)的结构与功能动态
共同菌根网络(CMNs)由菌根真菌的菌丝体相互连接形成,在森林生态系统中扮演着关键角色。这些网络能够促进植物间的通讯和资源分配,例如将碳(C)、氮(N)、磷(P)和水等资源从成熟树木输送给幼苗。CMNs还显著贡献于土壤碳固存,并通过改善土壤团聚结构来增强土壤的健康度和稳定性。然而,其背后的生理和分子过程仍有待进一步阐明。
在杉木(Cunninghamia lanceolata)主导的人工林中引入阔叶树种,是应对单一树种栽培导致的生物多样性减少、土壤退化、病虫害风险增加等生态问题的有效策略。多样化的生态系统通常更具恢复力和稳定性。阔叶树通过其不同的生理特征和生命周期,丰富了林分结构,促进了功能多样性,从而有助于构建更具韧性的森林生态系统。
阔叶树的引入显著影响杉木林的土壤性质和微环境。阔叶树能够改变根际分泌物,促进土壤有机质的分解和腐殖质形成,从而改善土壤结构,增加孔隙度。此外,多样化的凋落物为土壤生物(包括菌根真菌)提供了更丰富的栖息地和食物来源,进而增强了土壤微生物多样性,提高了土壤肥力,为杉木的生长创造了更有利的土壤条件。
将菌根真菌与阔叶树种结合引入杉木人工林,是实现林业可持续发展的一条充满希望的路径。菌根共生能显著提升植物的养分获取、改善土壤资源状况并增强植物群落的抵抗力,而阔叶树则促进了生物多样性和生态系统稳定性。未来的研究应侧重于优化这些共生相互作用的管理策略,以适应不同的环境条件,同时平衡生态约束与经济目标,从而推动人工林生态系统向更加健康、高效和可持续的方向发展。
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