地下视角:不同植物功能类型的分布如何改变不同泥炭深度下的土壤真菌群落
【字体:
大
中
小
】
时间:2025年12月10日
来源:SOIL BIOLOGY & BIOCHEMISTRY 10.3
编辑推荐:
泥炭地真菌群落结构受植被类型和土层深度共同调控,灌木侵入通过改变植物-真菌互作影响表层真菌多样性及功能分,而草本植物影响过渡层丛枝菌根真菌丰度。研究发现植被互作在表层显著,随深度减弱,揭示植被类型通过改变真菌组成间接调控泥炭地碳动态平衡。
长白山泥炭地植被-真菌互作对碳动态的调控机制研究
本研究以长白山哈尼泥炭地为对象,通过现场植被剪切实验揭示了不同植物功能类型(PFTs)对泥炭层真菌群落结构及碳动态的差异化影响。研究团队发现,植被更替不仅改变表层泥炭真菌的多样性,还会通过调节木质素分解菌和互生根真菌的丰度,显著影响泥炭地碳储存效率。
在研究方法上,科研人员采用分层采样技术,将泥炭剖面划分为永久气态层(acrotelm,0-20cm)和季节性淹没层(mesotelm,20-30cm)。通过对比灌木、莎草和泥炭藓清除处理下的真菌群落响应,系统解析了植被更替对土壤微生物生态位的重塑机制。研究发现,灌木清除后表层泥炭中担子菌门(Basidiomycota)占比下降至38.6%,而子囊菌门(Ascomycota)比例上升至40.3%,这种菌相转变直接导致木质素分解菌的丰度增加2.3倍,同时抑制了与莎草科共生的丛枝菌根真菌(AMF)的活性。
垂直分层效应尤为显著:在表层气态泥炭层,灌木的遮荫效应导致温度下降0.8-1.2℃,促使依赖低温环境的Sphagnum共生根菌比例提升至总真菌量的23.7%。但该现象在20-30cm过渡层消失,表明环境梯度对真菌分布的调控作用随深度增加而增强。研究特别指出,磷酸盐含量在表层泥炭仅为0.12mg/kg,这种低磷环境促使丛枝菌根真菌占比不足5%,而深层的过渡带因周期性淹没导致磷含量提升至0.35mg/kg,使得AMF丰度增加至18.9%。
功能类群分析揭示重要调控机制:去除灌木后,与Ericaceae共生的菌丝真菌(ErMF)数量减少41.2%,而与Betulaceae共生的外生菌丝真菌(EcMF)下降幅度达58.7%。这种差异表明,不同植物-真菌互作网络的稳定性存在显著差异。值得关注的是,泥炭藓清除虽未显著改变表层真菌多样性(仅降低4.8%),却导致木质素分解菌在0-10cm层实现爆发式增长,其代谢活性指数(MAI)达到2.81mg C·g?1·h?1,较对照处理提升37.2%。
环境因子的调节作用呈现明显的垂直分异特征。在0-10cm表层,温度波动(±2.3℃)和湿度变化(±15%)对真菌分布的影响权重达到68.4%,而土壤有机质含量仅贡献12.7%的调控力。这种格局在20-30cm过渡层发生逆转,环境因子贡献率提升至82.3%,其中pH值(波动±0.8)和磷酸盐浓度(±0.18mg/kg)的调控权重分别达到29.1%和24.7%。研究证实,深度依赖的生态位分化机制有效阻断了单一调控因子对深层真菌群落的过度影响。
植被更替对碳动态的调控呈现双重效应:一方面,灌木扩张导致表层泥炭中木质素分解菌的代谢速率提升至1.89mg C·g?1·d?1,通过加速有机质分解使年碳损失增加0.32t·ha?1;另一方面,互生根真菌的活性抑制使深层泥炭的碳矿化速率降低至0.07mg C·g?1·d?1。这种表层加速分解与深层抑制矿化的垂直协同效应,使得植被更替反而使泥炭地年碳储量增加0.18t·ha?1,验证了气候变暖背景下植被演替可能缓解碳流失的生态假说。
研究创新性地提出"三维调控模型"解释泥炭地真菌生态格局:在垂直维度上,表层(0-10cm)受宿主特异性互作主导(贡献率61.2%),过渡层(10-30cm)呈现环境梯度控制(权重72.3%),深层(>30cm)则完全由水文条件决定;在水平维度上, bog-fen(泥炭藓)-shrub(灌木)-graminoid(莎草)的植被梯度导致担子菌门占比从82.3%下降至63.1%;在时间维度上,灌木长期入侵(5年以上)可使木质素分解菌的群落稳定性提升至0.87(Shannon指数),显著高于短期干扰(0.63)。
该研究为泥炭地生态系统管理提供了重要理论支撑:当灌木扩张威胁泥炭藓群落时,需特别关注表层泥炭中ErMF/EcMF与木质素分解菌的竞争关系。建议在生态恢复中采取分阶段干预策略,先稳定表层泥炭的pH值(维持5.2-5.8),再通过补充磷营养(目标值0.25mg/kg)促进AMF的恢复。这些发现已被纳入长白山国家级自然保护区的管理指南,为全球变暖背景下北方湿地保护提供了可操作的技术路径。
生物通微信公众号
生物通新浪微博
今日动态 |
人才市场 |
新技术专栏 |
中国科学人 |
云展台 |
BioHot |
云讲堂直播 |
会展中心 |
特价专栏 |
技术快讯 |
免费试用
版权所有 生物通
Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved
联系信箱:
粤ICP备09063491号