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不同草地类型土壤丛枝菌根真菌群落特征及其驱动因素

陈科宇, 邢森, 唐玉, 孙佳慧, 任世杰, 张静, 纪宝明

植物生态学报 2024, 48 (5): 660-674. DOI: 10.17521/cjpe.2023.0244

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丛枝菌根真菌(AMF)在草地生态系统中广泛分布, 对维持草地生态系统生产力和稳定性具有重要意义, 而中国天然草地生态系统AMF群落的分布特征及其驱动机制尚不明确。该研究以常见的18种草地类型为研究对象, 通过野外调查不同植物群落特征, 分析土壤理化性质和AMF群落特征, 探究中国草地生态系统不同草地类型土壤AMF群落特征及其驱动因素。结果表明, 近明球囊霉属(Claroideoglomus)、隔球囊霉属(Septoglomus)、多孢囊霉属(Diversispora)、根孢囊霉属(Rhizophagus)、无梗囊霉属(Acaulospora)、球囊霉属(Glomus)和双型囊霉属(Ambispora)在不同草地类型AMF群落中占据优势地位(相对多度>15%)。不同草地类型AMF群落在物种组成和多样性上存在差异, 且紫花针茅(Stipa purpurea)草地AMF群落多样性和稀有可操作分类单元(OTU) (相对多度<0.1%的OTU)占比相对较高。结构方程模型表明, AMF群落多样性受植物群落多样性和土壤pH的显著影响, 而AMF群落组成受温度、土壤含水率和植物群落组成的显著影响。综上所述, 中国天然草地AMF资源丰富, 且不同草地类型AMF群落存在较大差异。草地生态系统植物群落特征对AMF群落特征具有强烈的驱动作用, 保护植物多样性对于维持土壤微生物群落稳定性具有重要意义。

草地类型 Grassland type	盖度 Coverage	高度 Height	丰富度 Richness	Simpson多样性指数 Simpson diversity index	Shannon-Wiener多样性指数 Shannon-Wiener diversity index	Pielou均匀度指数 Pielou evenness index
高山嵩草-垂穗披碱草草地 Carex parvula - Elymus nutans grassland	98.40 ± 0.40^a	26.51 ± 1.46^c	9.20 ± 0.73^c	0.86 ± 0.01^ab	2.07 ± 0.05^cd	0.94 ± 0.01^ab
高山嵩草-圆穗蓼草地 C. parvula - Bistorta macrophylla grassland	98.00 ± 0.45^a	7.53 ± 0.26^hij	13.40 ± 0.51^a	0.89 ± 0.01^a	2.42 ± 0.02^a	0.94 ± 0.01^ab
蕨麻草地 Argentina anserina grassland	48.00 ± 1.64^e	7.01 ± 0.71^ij	2.80 ± 0.37^f	0.51 ± 0.04^hi	0.82 ± 0.10^jk	0.89 ± 0.02^abcd
高山早熟禾草地 Poa alpina grassland	94.20 ± 1.66^ab	12.01 ± 0.78^efg	12.40 ± 0.40^ab	0.89 ± 0.01^a	2.33 ± 0.03^ab	0.94 ± 0.02^ab
西藏嵩草草地 C. tibetikobresia grassland	95.60 ± 1.50^ab	4.71 ± 0.23^j	11.60 ± 1.03^b	0.85 ± 0.02^ab	2.19 ± 0.08^bc	0.90 ± 0.01^abcd
垂穗披碱草草地 E. nutans grassland	96.60 ± 0.51^ab	23.57 ± 1.62^cd	8.60 ± 0.51^c	0.84 ± 0.02^abc	1.87 ± 0.05^def	0.87 ± 0.01^bcde
火绒草草地 Leontopodium leontopodioides grassland	64.20 ± 2.29^d	10.55 ± 0.57^fgh	3.60 ± 0.24^f	0.59 ± 0.03^fg	1.08 ± 0.06^hi	0.90 ± 0.03^abcd
紫花针茅草地 Stipa purpurea grassland	48.00 ± 0.95^e	12.63 ± 0.18^efg	7.00 ± 0.45^d	0.78 ± 0.01^bcd	1.75 ± 0.05^efg	0.90 ± 0.01^abcd
紫花针茅-青藏薹草草地 S. purpurea - C. moorcroftii grassland	43.00 ± 3.74^ef	14.64 ± 0.21^e	3.00 ± 0.32^f	0.58 ± 0.01^gh	0.98 ± 0.01^hij	0.89 ± 0.01^abcd
沙生薹草草地 C. praeclara grassland	40.40 ± 1.44^fg	9.84 ± 0.74^ghi	3.40 ± 0.24^f	0.73 ± 0.06^de	1.00 ± 0.02 ^hij	0.85 ± 0.06^de
丝颖针茅草地 S. capillacea grassland	36.00 ± 1.30^g	13.91 ± 0.54^ef	3.00 ± 0.45^f	0.67 ± 0.02^ef	0.88 ± 0.16^ijk	0.81 ± 0.04^e
大花嵩草草地 C. nudicarpa grassland	29.00 ± 1.38^h	9.51 ± 1.28^ghi	2.40 ± 0.24^f	0.49 ± 0.03ⁱ	0.75 ± 0.07^k	0.91 ± 0.02^abcd
羊草-短花针茅草地 Leymus chinensis - S. breviflora grassland	43.40 ± 3.33^ef	20.44 ± 0.52^d	3.40 ± 0.24^f	0.67 ± 0.01^ef	1.15 ± 0.05^h	0.95 ± 0.01^a
短花针茅-冷蒿草地 S. breviflora - Artemisia frigida grassland	45.00 ± 1.70^ef	25.54 ± 1.35^c	3.00 ± 0.45^f	0.52 ± 0.05^ghi	0.90 ± 0.13^ijk	0.85 ± 0.01^cde
羊草-糙隐子草草地 L. chinensis - Cleistogenes squarrosa grassland	79.00 ± 2.63^c	31.59 ± 0.68^b	6.40 ± 0.24^de	0.77 ± 0.01^cd	1.65 ± 0.04^g	0.88 ± 0.01^abcde
大针茅草地 S. grandis grassland	65.60 ± 0.87^d	21.84 ± 1.40^d	5.40 ± 0.24^e	0.76 ± 0.01^cd	1.55 ± 0.03^g	0.92 ± 0.01^abcd
羊草-狼针草草地 L. chinensis - S. baicalensis grassland	95.20 ± 2.65^ab	36.32 ± 2.86^a	8.40 ± 0.24^c	0.83 ± 0.01^abc	1.93 ± 0.03^de	0.91 ± 0.01^abcd
狼针草草地 S. baicalensis grassland	91.20 ± 1.20^b	34.12 ± 0.46^ab	6.40 ± 0.68^de	0.79 ± 0.01^bcd	1.69 ± 0.09^fg	0.92 ± 0.01^abc

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表2 不同类型草地植物群落特征 (平均值±标准差)

正文中引用本图/表的段落

不同草地类型植物群落盖度、高度存在差异(表2)。群落盖度方面, 高山嵩草-垂穗披碱草和高山嵩草-圆穗蓼草地相对高于其他草地类型, 而大花嵩草草地显著低于其他草地类型; 高度方面, 羊草-狼针草草地相对较高, 而西藏嵩草草地相对较低。

不同草地类型间植物群落丰富度、Shannon- Wiener多样性、Simpson多样性和Pielou均匀度差异性分析(表2)表明, 高山嵩草-圆穗蓼草地丰富度相对较高, 而蕨麻、火绒草、紫花针茅-青藏薹草、沙生薹草、丝颖针茅、大花嵩草、羊草-短花针茅和短花针茅-冷蒿草地丰富度显著低于其他草地类型; 高山嵩草-圆穗蓼和高山早熟禾草地Simpson多样性指数相对较高, 而大花嵩草草地Simpson多样性指数相对较低; 高山嵩草-圆穗蓼草地Shannon-Wiener多样性指数相对较高, 大花嵩草草地Shannon-Wiener多样性指数相对较低; 羊草-短花针茅草地Pielou均匀度指数相对较高, 而丝颖针茅草地均匀度指数相对较低。

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