外来入侵植物对土壤氮转化主要过程及相关微生物的影响

外来入侵植物不仅影响植物群落组成、生物多样性以及生态系统的结构和功能, 而且显著影响土壤氮(N)的转化过程。外来入侵植物对N循环影响的研究已成为入侵生态学的研究热点。N循环与凋落物的分解和养分释放有关, 外来入侵植物能够改变凋落物的组成与结构, 进而影响土壤的N转化过程。另外, 外来入侵植物的化感作用也会影响土壤N转化过程, 这些作用与土壤微生物的结构与功能变化密不可分。该文主要从凋落物分解与养分释放及外来入侵植物化感作用两个方面综述了外来入侵植物对土壤N转化的影响, 总结了外来入侵植物对土壤N转化相关土壤微生物(尤其是氨氧化细菌与氨氧化古菌)的影响, 探讨了土壤N转化对外来植物入侵的反馈, 并探讨了丛植菌根真菌与外来入侵植物的互相影响。     

Effects of exotic plant invasion on soil nitrogen availability

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。     

丛枝菌根真菌对杨树生长、气孔和木质部微观结构的影响

植物气孔与木质部导管及纤维的功能直接关系着植物的水分利用, 进而影响植物的生长。为研究丛枝菌根真菌(AMF)对杨树抗旱性的影响, 采用温室盆栽的方法, 研究两种水分条件下, 接种根内球囊霉(Rhizophagus irregularis)对速生杨107 Populus × canadensis (P. nigra × P. deltoides) ‘Neva’气孔及木质部微观结构的影响。结果表明: AMF的侵染显著提高了杨树幼苗地上和地下部分生物量, 对叶片气孔长度、茎部导管细胞直径和纤维细胞长度也有促进作用。AMF对生物量和导管细胞直径的增加幅度表现出干旱条件下>正常水分条件下, 而对气孔长度的提高幅度表现出干旱条件下<正常水分条件下。正常水分条件下, AMF增加了杨树叶片的气孔密度, 减小了纤维细胞直径, 对相对水分饱和亏缺无影响; 干旱条件下, AMF增加了纤维细胞直径, 降低了相对水分饱和亏缺, 对气孔密度无影响。综上所述, 干旱条件下, AMF对导管水分传输能力的促进作用明显增加, 而对气孔蒸腾能力的促进作用有所减少, 从而更利于杨树在遭遇干旱时保持水分, 减少干旱对菌根杨树造成的水分亏缺, 提高菌根杨树对干旱的耐受性。     

Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on calorific value and contents of carbon and ash in Robinia pseudoacacia

该试验以根内球囊霉(Glomus intraradices)和地表球囊霉(G. versiforme)为接种剂, 研究了丛枝菌根真菌对刺槐(Robinia pseudoacacia)生物量、热值、含碳量、灰分、能量积累和碳素积累的影响。结果表明, 接种根内球囊霉和地表球囊霉对提高刺槐生物量、热值、能量积累和碳素积累都起到了重要作用。接种根内球囊霉和地表球囊霉后刺槐的总生物量比对照分别增加了89.61%和91.34%, 能量积累分别比对照增加102.20%和94.19%, 碳素积累分别比对照增加93.30%和77.21%; 同时发现刺槐的能量和碳主要分布在根系和叶, 而茎中能量和碳所占的比例较小。接种根内球囊霉提高了刺槐的干重热值, 其根、茎、叶的干重热值分别比对照增加7.72%、8.94%和8.41%; 接种地表球囊霉也显著(p < 0.05)提高了刺槐的干重热值, 但其效果低于根内球囊霉。接种根内球囊霉显著(p < 0.05)提高了刺槐根的含碳量, 对茎和叶的含碳量影响不明显。接种根内球囊霉和地表球囊霉都显著(p < 0.05)提高了刺槐茎和叶的去灰分热值。     

氮和土著AMF对黄瓜间作土壤酶活性及氮利用的影响

设施土壤氮（N）肥的大量不合理施用和高残留是导致作物硝态N含量超标和农业面源污染的主要因素之一。研究土著丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）与间作体系强化蔬菜对不同形态N的利用并结合土壤酶活性的反馈作用,可为设施土壤N素的高效利用和降低土壤N残留提供依据。本研究采用盆栽试验,设置黄瓜单作和黄瓜//大豆间作种植模式,不同AMF处理[不接种（NM）、接种土著AMF]和不同形态N处理[不施N（N0）、有机N（谷氨酰胺120mg/kg,ON120）、无机N（碳酸氢铵120mg/kg,ION120）],探讨了设施条件下施用不同形态N、接种土著AMF与间作大豆对黄瓜根围土壤酶活性及氮利用的影响。结果表明,与NM相比,接种土著AMF使设施黄瓜地上部、根系生物量及植株N吸收量均有不同程度的增加,根围土壤NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N含量呈现降低趋势。同一N处理-土著AMF条件下,间作大豆处理下的黄瓜根系菌根侵染率显著高于单作处理;间作大豆也使黄瓜植株地上部、根系生物量及N吸收量显著增加,同时显著降低了根围土壤铵态N含量。此外,间作-土著AMF条件下,ON120和ION120处理的黄瓜根围土壤脲酶活性较N0处理分别提高了30%和14%,蛋白酶和硝酸还原酶活性也呈现出相同趋势。可见,所有复合处理中,以间作体系接种土著AMF与施用适量有机N的组合明显促进了设施黄瓜生长和N素利用率。     

Effects of exotic-native species relationship on naturalization and invasion of exotic plant species

达尔文归化难题描述了外来种-本地种亲缘关系促进(预适应假说)或阻止(达尔文归化假说)外来种成功入侵的悖论。目前, 在中国仍缺少针对达尔文归化难题的研究。为系统研究外来种-本地种亲缘关系对中国外来植物入侵的影响, 该文利用线性混合效应模型从省级、市级和群落3个空间尺度以及归化、扩散和入侵3个阶段探究了外来种-本地种谱系距离和外来植物表现的关系。结果表明: 在省级和市级(区域)尺度上, 与本地种亲缘关系较近的外来植物更有可能在当地归化和扩散, 符合预适应假说的预期; 而在群落(局域)尺度上, 外来种-本地种亲缘距离与外来种是否在群落中成功定居及其入侵程度无关。该研究结果表明与本地区系亲缘较近的外来种和本地种的竞争并不强烈, 却能较好地适应本地气候环境而具有更强的归化和入侵潜力。因此, 在今后的外来植物管理和治理中需要尤其重视与本地区系亲缘关系较近的外来植物。     

外来植物入侵对土壤氮有效性的影响

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。     

丛枝菌根真菌与植物共生对植物水分关系的影响及机理

自1885年Frank首次提到菌根(mykorhiza)概念以来,大量的试验证实了丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系之间形成具有一定结构和功能的共生体,促进植物生长并提高干旱耐受能力,在干旱生态系统中发挥重要的作用。该研究多集中在对宿主植物生理生态的影响及其机制方面,然而菌根共生对宿主植物水分吸收和信号产生、传递的影响研究少而分散,缺少系统总结。综述了最近四十多年丛枝菌根真菌与植物共生体对宿主植物干旱适应性影响研究进展,讨论了菌根共生对植物根冠通讯的影响及机理。干旱胁迫下AMF与植物共生,通过影响宿主植物一系列生理生态过程,提高宿主植物横向根压和纵向蒸腾拉力。经典的Ohm吸水模型是该方向最有代表性的研究成果,该模型揭示了菌根共生的根外菌丝具有不同于根细胞的细胞结构和水分运输性能,这为宿主植物提供一种特殊的快速吸水方式,可提高植物对土壤水分的吸收和运输能力。研究表明,AMF会影响宿主植物根冠通讯过程,如诱发信号级联反应,诱导根系尽早感知水分胁迫并产生非水力根源信号,提高宿主对干旱的耐受性。讨论了AMF在根冠通讯分子机制研究方面存在的问题及可能的解决途径,展望了AMF在干旱农业生产中的应用潜力。     

Effects of enhanced UV-B radiation and nitrogen deposition on the growth of invasive plant Triadica sebifera

Aims Exotic plant invasions are important components of global change, threatening both the stability and function of invaded ecosystems. Shifts in competitive ability of invasive plants versus their native congeners have been documented. Enhanced UV-B radiation and nitrogen (N) deposition might interact with soil biota communities impacting the invasion process of exotic plant species. To understand the potential effects by UV-B and N with soil biota on plant growth would enhance our understanding of the mechanisms in plant invasions in the context of global change.
Methods We conducted a full-factorial pot experiment in the native range (China) of Triadica sebifera invading US to investigate how UV-B radiation, N and soil biota together determined their seedling growth.
Important findings The results showed that UV-B radiation, N and soil sterilization together impacted the growth of T. sebifera seedlings. UV-B radiation induced changes in biomass allocation with larger leaf biomass observed in response to UV-B radiation. In addition, N increased aboveground biomass and decreased root biomass simultaneously. Soil biota imposed positive effects on growth of T. sebifera, and the addition of N amplified these positive effects. The negative effects by UV-B radiation on growth of T. sebifera showed no response to N addition. Plant height, leaf biomass and total biomass of the invasive T. sebifera populations out- performed those of the native ones. In addition, invasive T. sebifera populations weakened the dependence of root/shoot ratio and root biomass on local soil microorganisms than native populations, but enhanced that of leaf area ratio.     

丛枝真菌对互花米草和芦苇氮磷吸收的影响

互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)是我国海滨盐沼的入侵植物,与土著种芦苇(Phragmites australis)形成了广泛的竞争;已知丛枝菌根(AMF)对不同植物的生长存在差异性影响;但其对互花米草与芦苇之间的种间关系,是否对互花米草入侵芦苇群体产生作用值得探讨.研究对两物种进行了丛枝菌根接种处理,种植模式处理和盐度处理的三因素实验.结果表明:盐度增加使得单种时芦苇、混种时互花米草的AMF侵染率显著下降(p<0.05),而混种时芦苇和单种时的互花米草AMF侵染率受盐度影响不显著(p>0.05).混种时,两种植物的丛枝菌根形成均受对方影响,并且盐度升高使两种植物之间对AMF侵染率的影响发生变化,在淡水生境下混种时,芦苇的AMF侵染率比单种时降低40.5%,互花米草的AMF侵染率比单种时提高了86.9%,均差异显著(p<0.05);在低盐度下混种时芦苇的AMF侵染率比单种时降低24.7%,差异显著(p<0.05),而对互花米草的影响不显著;在高盐度下混种对芦苇的AMF侵染率影响不显著,而使互花米草的AMF侵染率显著降低,降低率比例达78.7%.在淡水生境下,丛枝菌根对芦苇和互花米草的N、P吸收均有显著的促进作用;但是在咸水生境下生长时芦苇的N、P含量主要受盐度的显著影响(p<0.05),随盐度增加而增加;虽然在咸水生境下丛枝菌根仍旧促进芦苇的N、P吸收,但其影响远小于盐度的影响,并且促进效果受到盐度的抑制;但互花米草的N、P含量不受盐度影响.由此可见,接种AMF对这两种植物的氮磷吸收有着不同程度的促进,其作用大小与侵染程度有关,且受到盐度和种植模式的影响.     

干旱条件下AM真菌对植物生长和土壤水稳定性团聚体的影响

采用分室培养系统,模拟正常水分和干旱胁迫两种环境条件,探讨不同丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长和土壤水稳性团聚体的影响.试验条件下,Glomus intraradices对苜蓿根系的侵染率均显著高于Acaulospora scrobiculata和Diversispora spurcum接种处理.正常水分条件下,供试AM真菌均能显著提高植株生物量及磷浓度.干旱胁迫显著抑制了植株生长和菌根共生体发育,总体上菌根共生体对植株生长没有明显影响,接种D.spurcum甚至趋于降低植株生物量;同时,仅有G.intraradices显著提高了植株磷浓度.AM真菌主要影响到＞2mm的水稳性团聚体数量,以G.intraradices作用效果最为显著.在菌丝室中,G.intraradices显著提高了总球囊霉素含量.研究表明AM真菌对土壤大团聚体形成具有积极作用,而菌根效应因土壤水分条件和不同菌种而异,干旱胁迫下仅有G.intraradices对土壤结构和植物生长表现出显著积极作用.在应用菌根技术治理退化土壤时,需要选用抗逆性强共生效率高的菌株,对于不同AM真菌抗逆性差异的生物学与遗传学基础尚需进一步研究.     

Effects of storage conditions on total carbon and nitrogen contents of soil and plant samples

Aims The storage of soil and plant samples has important significance for ecological studies, but has not been widely used. This study aims to compare total carbon/nitrogen content of soil and plant samples before and after long term storage, and further to investigate the feasibility of archiving samples for time series ecological studies at large temporal scales.Methods Soil and plant samples were collected in the growing season in 2011. Carbon/nitrogen mass fraction were analyzed after four years of storage, and were compared with the data obtained before storage using pairwise t-test and linear regression.Important findings Nitrogen mass fractions of stored samples were linearly correlated to the data before storage along the 1:1 line under different storage conditions, and the correlation coefficient r was greater than 0.98 (except for soil samples stored at temperature lower than 20 °C and with particle size <2 mm, r = 0.91). The carbon mass fraction after storage was changed by the storage conditions. Carbon mass fractions of stored samples with particle size <0.15 mm were linearly correlated to the data before storage along the 1:1 line (r > 0.98). Carbon mass fractions of samples with particle size <2 mm increased after storage, and the slope of the linear relationship was 1.26 and 1.04 for soil and plant samples respectively. These results indicated that, nitrogen content of stored samples was stable under different storage conditions, while the stability of carbon content was affected by sample particle size but by storage temperature. Archived samples used for carbon/nitrogen analysis were suggested to be ground to particle size <0.15 mm under fully dry and completely sealed conditions.     

AMF和PGPR联合修复菲和芘污染土壤的效应

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）与根围促生细菌（plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR）联合降解有毒有机物、修复污染土壤和促进植物生长的作用倍受关注。本试验旨在探究AMF与PGPR联合降解土壤中菲和芘的效应,以菲和芘1:1混合处理浓度各0、50mg/kg、100mg/kg和150mg/kg下对高羊茅Festuca elata接种AMF根内根孢囊霉Rhizophagus intraradices（Ri）、变形球囊霉Glomus versiforme（Gv）、PGPR荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens Ps2-6、芽孢杆菌Bacillus velezensis Ps3-2、Ri+Ps2-6、Ri+Ps3-2、Gv+Ps2-6、Gv+Ps3-2和不接种对照共36个处理。结果表明,供试AMF增加了PGPR的定殖数量;接种PGPR则显著提高AMF的侵染率。AMF、PGPR或AMF+PGPR处理均显著降低土壤中菲和芘含量,促进植物对土壤中菲和芘的吸收,显著提高高羊茅根系和叶片内的菲和芘含量。在土壤中菲和芘100mg/kg和150mg/kg水平下,Gv与Ps2-6及Ri与Ps2-6能相互促进对土壤中菲和芘的去除效应,其中接种Gv+Ps2-6组合处理的去除率最高,达到95%-98%,土壤中多酚氧化酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性显著高于单接种处理和不接种对照,而酸性磷酸酶活性变化则表现为相反趋势。其中以Gv+Ps2-6组合处理的多酚氧化酶活性最高,为0.17mg/g,是不接种对照的1.9倍;脱氢酶和过氧化氢酶活性分别达到1.32µg/(g·h)和1.81mL/g;酸性磷酸酶活性则比不接种对照土壤降低27%-45%;易提取球囊霉素相关土壤蛋白含量和总球囊霉素相关土壤蛋白含量分别是不接种对照的1.6倍和1.5倍。     

丛枝菌根真菌对不同性别组合模式下青杨雌雄植株根系生长的影响

丛枝菌根真菌(AMF)对雌雄异株植物根系生长, 尤其是对邻近生长的不同雌雄个体的影响还鲜有研究。该研究以泥土:河沙:蛭石体积比为1:1:1的混合物为培养基质, 分别在雄-雄、雌-雌和雄-雌3种组合栽培模式下对青杨(Populus cathayana)雌雄幼苗进行接种和不接种摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)处理, 通过比较接种AMF与否雌雄植株根系在侵染率、生物量、形态、碳、氮含量等方面的差异来分析AMF对青杨雌雄幼苗根系生长发育的影响。结果发现: 与对照组相比, 接种AMF对3种栽培模式下青杨雌雄植株的侵染率、根干质量、根系形态(除分枝强度、比表面积)和碳、氮含量影响显著。此外, 不同性别组合模式对青杨雌雄植株的根干质量、根系形态和碳、氮含量影响显著。接种AMF后, 与雌-雌合栽模式下的雌株相比, 雄-雌合栽模式下雌株的根干质量、氮含量都有不同程度的提高, 根系形态发生改变; 而与雄-雄合栽模式下的雄株相比, 雄-雌合栽模式下雄株的相应指标出现降低或轻微增加。该研究表明AMF对不同性别组合模式下青杨植株根系生长具有显著促进作用, 尤其是雄-雌合栽模式下AMF接种最有利于雌株根系的生长发育。     

氮素调控剂对不同类型土壤氮素转化的影响

采用室内培养试验方法,比较了硝化抑制剂双氰胺（DCD）和3,5-二甲基吡唑（DMP）对华北平原两种主要土壤类型潮褐土和潮土中氮素转化的调控效果,并进一步研究了DMP与脲酶抑制剂氢醌（HQ）的配合施用对潮土中氮素转化的影响.结果表明： 在两种供试类型土壤上DMP对尿素氮的硝化抑制作用均强于DCD.与单施尿素相比,在氮素转化高峰时,DMP可使土壤中NH₄⁺-N含量显著提高149.5%～387.2%,NO₃^--N含量降低22.3%～55.3%;同一抑制剂对潮土中氮素转化的调控效应较潮褐土更为明显;与DMP单施相比,DMP和HQ配施表现出明显的对氮素转化的协同抑制效果.
     

生物炭对褐土旱地玉米季氮转化功能基因、丛枝菌根真菌及N2O释放的影响

以豫西旱地玉米农田为研究对象,设置不同生物炭施用量处理（T0：不施用生物炭;T1：施用生物炭20 t/hm²;T2：施用生物炭40 t/hm²）,采用密闭式静态箱法测定N₂O排放通量和荧光定量PCR法分析丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸盐还原酶（nirS、nirK）以及氧化亚氮还原酶（nosZ）的基因丰度,同时测定土壤理化性状的变化。研究结果表明,随着生物炭施用量的增加,土壤pH和含水量呈增加趋势,土壤有机碳、全氮和铵态氮含量显著提高,土壤容重和硝态氮含量显著降低。T1和T2处理土壤有机碳含量分别较T0显著提高38.44%和71.01%;T1和T2处理土壤铵态氮含量分别较T0显著增加15.89%和30.46%;T2处理土壤全氮含量较T0处理显著提高14.87%;T1和T2处理土壤硝态氮含量分别较T0减少10.57%和21.40%。随着生物炭施用量的增加,AM真菌侵染率显著增加,T1和T2处理分别较T0处理提高71.88%和115.88%;AOA、AOB、nirK和nirS基因丰度显著降低;nosZ基因丰度增加。施加生物炭处理的N₂O排放通量和累积排放量均低于不施生物炭处理,具体表现为：T0 > T1 > T2。相关分析表明,生物炭施用量与AM真菌基因丰度呈显著正相关;与nosZ基因丰度呈正相关;与AOA、AOB、nirK、nirS基因丰度呈极显著负相关。N₂O排放通量与AOA、nirK、nirS基因丰度呈极显著正相关;与土壤含水量和土壤硝态氮含量呈显著正相关;与AM真菌、nosZ基因丰度、易提取球囊霉素含量、铵态氮含量呈极显著负相关。集成推进树（ABT）分析表明,AOA对N₂O排放的影响最大,其次是AM真菌和nirS。总之,生物炭处理改善土壤理化性质、提高土壤AM真菌侵染率、调节硝化、反硝化相关功能基因的丰度,减少N₂O气体排放,为旱地农田合理施用生物炭减少N₂O气体排放提供理论依据。     

An invading annual plant benefits less from soil biota and has reduced competitive power with a resident grass

弱化的植物-土壤生物共生关系降低了一年生入侵植物与本地物种的竞争能力 植物与土壤生物,特别是与丛枝菌根真菌(AMF)的关系,可能对外来植物在新环境中的建立和扩张发挥着至关重要的作用。但是,植物对AMF的依赖是否会在入侵后发生变化,及其如何影响与本 地物种的竞争仍然知之甚少。通过同质园实验,我们研究了入侵物种北美车前(Plantago virginica)的原产地(美国)和入侵地(中国)种群对AMF的响应,以及在有无竞争者的情况下这些响应是否发生变化。研究结果显示,原产地种群始终具有较高的AMF侵染率,并且其生物量和种子产量都受益于AMF。不同的是, 入侵地种群从AMF中获得的收益较少,甚至在存在竞争者的情况下,AMF的侵染使得入侵种群的生物量有所降低。入侵种群的这种低菌根依赖度可能与受到本地竞争者的更大抑制作用有关。北美车前入侵地和原产地种群对AMF的不同响应表明,其对菌根真菌的依赖性在入侵中国的过程中发生了改变。我们的发现表明,这种减少的依赖性会使入侵植物在种间竞争中付出一定的代价。     

丛枝菌根真菌与氮添加对不同根形态基因型水稻氮吸收的影响

植物主要依赖自身根系从土壤中获取矿质养分; 具有不同根形态的植物对于养分的吸收能力存在差异。丛枝菌根真菌(AMF)能与陆地植物根系形成共生关系, 帮助植物吸收矿质养分。但是, AMF对于植物根系养分吸收的促进效应是否会受根形态的影响还鲜有研究。该研究选取4种不同根形态基因型水稻(根毛缺陷突变体rhl1、侧根缺陷突变体iaa11、不定根缺失突变体arl1和野生型Kas)为研究对象, 设置2种施氮水平处理(低氮: 20 mg·kg^-1氨氮; 高氮: 100 mg·kg^-1氨氮), 利用稳定同位素¹⁵N示踪标记技术, 探究AMF和氮添加对不同根形态植物氮吸收的影响。研究结果发现, 相比低氮处理, 高氮处理下, rhl1、Kas、iaa11与arl1的茎叶¹⁵N浓度分别提高了60%、72%、128%与118%, 说明氮添加显著促进了水稻氮吸收, 且iaa11与arl1对氮添加的响应更强烈。在低氮水平下, AMF对rhl1、Kas、iaa11与arl1氮吸收的平均效应值分别为17%、31%、42%、51%, 表明AMF对于植物氮吸收的促进效应受根形态影响, iaa11与arl1对AMF的响应明显高于Kas与rhl1; 相较于低氮水平, 高氮水平下AMF对于不同根形态水稻氮吸收的促进效应都会显著降低, 表明氮添加削弱了AMF对植物氮吸收的促进效应。该研究阐明了4种不同根形态基因型水稻氮养分吸收存在显著差异, 其中氮吸收能力较弱的基因型水稻对AMF的响应更强, 该结果补充了植物与AMF在养分吸收上存在功能互补的控制实验证据。     

植物-土壤反馈与草地群落演替:菌根真菌和土壤病原菌的调控作用

由植物引起的根际土壤生物或非生物环境的改变能够反馈影响群落中不同植物的生长,直接改变共存植物的相对竞争关系,推动群落结构的动态变化。作为土壤生物群落的重要组成部分,土壤微生物在植物-土壤反馈关系中起到重要的调控作用,对解释植物群落的演替进程和方向有着重要的意义。在草地植物群落演替的早期阶段和外来物种入侵的过程中,宿主植物对丛枝菌根真菌（AMF）的依赖性较低,受本地病原菌的影响较小,一般不存在负反馈。在演替后期,植物对AMF更具依赖性,而积累的病原菌则产生较强的负反馈效应,从而促进群落物种共存和植物多样性,提高草地生产力和稳定性。研究微生物-植物反馈机制不仅有助于完善草地退化与恢复理论,还对退化草地恢复治理的实践有着指导意义。未来关于根际微生物-植物反馈在草地群落演替中的作用应该加强以下几方面的研究：（1）在实验方法上,开展专性微生物-植物反馈研究;（2）在测定指标上,进一步量化不同微生物在反馈关系中的功能差异;（3）在研究对象上,加强土壤微生物在植物群落水平的反馈研究;（4）在应用上,明晰植物-土壤反馈在退化草地恢复过程中的作用,指导草地管理实践。