气候变暖通过AMF群落组装与共现网络调控旱地土壤多功能性的机制研究

这篇研究通过三年增温实验(+0.5°C至+1.6°C)，揭示了旱地优势灌木沙蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)根际丛枝菌根真菌(AMF)群落的组装过程与共现网络对气候变暖的响应差异。研究发现：柠条AMF网络复杂性提升8%-145%，而沙蒿降低14%-80%；随机过程主导AMF组装，但增温通过"土壤水分-随机组装-网络崩溃"级联效应降低沙蒿菌根定殖率(36%-79%)和土壤多功能性(54%-172%)，而柠条则通过增强AMF网络维持高定殖率(82%-198%)并提升功能(43%-228%)。该研究首次整合生态位理论框架，为旱地功能演化机制及气候适应策略提供关键理论支撑。

　　

4.1 AMF群落多样性与共现网络对增温的响应

两种旱地优势灌木的AMF群落对增温呈现截然不同的响应模式。柠条(Caragana korshinskii)的AMF网络复杂性提升8%-145%，α多样性显著增加，而沙蒿(Artemisia ordosica)的AMF网络参数降低14%-80%，多样性下降。这种分化源于二者根系策略差异：深根性柠条通过增加根系生物量(根冠比提升3.8%-25.4%)和菌根定殖率(+82%-306%)适应增温，其根际分泌物可能招募特定AMF类群；浅根性沙蒿则因光合产物向地上部倾斜，导致AMF碳输入减少，定殖率下降36%-79%。值得注意的是，增温显著改变AMF群落组成，沙蒿根际以Claroideoglomeraceae(41.22%)、Glomeraceae(29.04%)为主，而柠条根际Glomeraceae占据绝对优势(75.23%)。

4.2 增温条件下AMF群落的组装过程

随机过程(|βNTI|<2)主导两种植物的AMF群落组装，但增温使柠条AMF的随机性降低而沙蒿增加。具体而言，柠条根际AMF的异质选择过程比例提升16.67%-38.89%，可能源于某些AMF类群(如Glomeraceae)在高温下的竞争优势；沙蒿则因菌根依赖性较弱，其AMF群落受均质扩散过程影响增加5.55%-22.22%。变异分配分析显示，环境变量仅解释AMF群落变异的5.88%-27.54%，证实未测因素和随机过程的关键作用。

4.3 AMF群落调控土壤多功能性的机制

通过结构方程模型(PLS-SEM)揭示两条功能调控路径：对于沙蒿，增温通过降低土壤含水量→增加AMF群落随机性→降低网络复杂性→抑制菌根定殖率(最低下降79%)→最终导致土壤多功能性下降172%；柠条则呈现相反路径：土壤干旱加剧→AMF网络复杂性提升→维持高定殖率(最高增加198%)→促进多功能性提升228%。15项土壤功能指标(如β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、碱性磷酸酶(ALP)、微生物生物量碳(MBC))分析显示，柠条根际的氮磷循环关键酶活性增幅达22%-228%，而沙蒿的对应指标降低54%-172%。

4.4 生态位理论框架下的物种分化

研究提出"受益种-受影响种"二分模型：深根性柠条通过AMF-根瘤菌协同作用(观测到1-3mm根瘤)扩展生态位边界，其固氮能力可能缓解旱地氮限制；浅根性沙蒿则因菌根网络崩溃触及生态位耐受阈值。这种分化在碳受限的旱地生态系统中尤为关键——柠条通过AMF网络正反馈维持功能稳定性，而沙蒿的负反馈循环导致功能退化。该发现为旱地生态修复提供指导：优先选择具有深根系、菌根依赖性强的"受益种"，而浅根性物种需控制种植密度以避免AMF网络崩溃引发的功能退化。

研究创新性地将生态位理论融入AMF群落机制解析，首次阐明随机过程与网络复杂性在气候变暖背景下的协同调控作用。未来研究可拓展至其他功能型植物(如豆科灌木Hedysarum scoparium、蒿属植物Artemisia blepharolepis等)，以完善旱地生态系统适应策略的预测框架。