树种菌根类型与根系性状对根际微生物网络复杂性的影响 植物生态学报    2025, 49 (4): 573-584.   DOI: 10.17521/cjpe.2024.0001

图1 12个树种的根系性状及菌根类型效应(平均值±标准误)。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。Am, 色木槭; AT, 青楷槭; BP, 白桦; EA, 卫矛; FM, 水曲柳; JM, 胡桃楸; LG, 落叶松; PA, 黄檗; PD, 山杨; PK, 红松; QM, 蒙古栎; UD, 春榆。不同小写字母代表不同树种间差异显著(p < 0.05)。括号内的百分数为不同菌根树种的变异系数; *代表混合效应模型中菌根类型效应的显著性水平: **, p < 0.01; ***, p < 0.001。

正文中引用本图/表的段落

AM树种的比根长、根系氮、磷含量分别为19.80 m·g-1、20.78 g·kg-1和2.89 g·kg-1, 比EcM树种(8.74 m·g-1、12.22 g·kg-1、1.95 g·kg-1)分别高出126.5%、70.0%和48.2% (图1A、1D、1E)。不同菌根类型树种根直径、根组织密度、细根氮磷比无显著差异(图1B、1C、1F)。AM树种根直径、根组织密度、比根长的变异系数分别为33.04%、59.25%、67.13%, 均高于EcM树种(25.60%、52.11%、58.34%); 但EcM树种根氮含量(38.94%)、根磷含量(33.13%)和根氮磷比(52.70%)的变异系数高于AM树种(24.20%、14.73%、14.16%)。

探明菌根类型对植物根系性状及根际微生物群落结构的影响有助于准确理解植物与土壤微生物的相互作用关系, 增进对森林土壤碳循环过程的认识。本研究发现, AM树种的比根长, 根系氮、磷含量等养分获取性状均显著高于EcM树种(图1A、1D、1E), 根组织密度与根直径代表的养分保守性状与EcM树种无显著差异(图1B、1C)。本研究与过去大多数结果一致。例如, 在美国温带森林中的研究显示, EcM树种为主的林地中, 树木有较低的比根长与较高的根组织密度, 与AM树种主导的区域相比, 树木根系性状的保守性增强(Valverde-Barrantes et al., 2018)。在全球尺度上的分析也显示, EcM树种的根系性状较AM树种呈现更保守的养分策略(Gao et al., 2021a)。此外, 师伟等(2008)在温带森林的研究也显示, AM树种的根组织密度低于EcM树种, 而比根长高于EcM树种。

不同菌根类型树种根系性状差异通常指征植物不同地下养分利用策略。根据“根经济型谱”假说, 植物细根遵循从快速觅食且短寿命的获取策略到缓慢觅食且长寿命的保守策略的性状梯度(Kong et al., 2019), 获取策略在根系性状上表现为更高的比根长和根系氮含量, 保守策略则意味着更高的根组织密度与更粗的根直径(Reich, 2014)。与AM树种相比, EcM树种的养分利用策略更保守(Chen et al., 2016), 对根系的碳投入更高, 更多的碳被用于构建根系中的顽固组织(Langley et al., 2003), 这会降低EcM树种根系的氮磷浓度。其次, 根据MANE (Mycorrhizal- associated nutrient economy)框架, 与EcM树种采取的缓慢有机养分循环策略相比, AM树种采取的快速无机养分循环策略意味着根系对氮磷吸收比EcM树种更迅速(Phillips et al., 2013)。尽管菌根类型显著影响细根的氮磷含量(图1D、1E), 但两类树种的细根氮磷比无显著差异(图1F)。这与亚热带地区的研究结果相似, 他们发现菌根类型对根系氮含量、根系磷含量及根氮磷比的效应均不显著(Gao et al., 2021b)。这些发现说明在群落水平上, 不同菌根类型树种间生态化学计量特征变化存在内稳性。

本文的其它图/表

• 表1 采集树种的胸径状况(平均值±标准误)
  
• 图2 不同菌根类型树种根际微生物群落组成(平均值±标准误)。*代表菌根类型间相对丰度差异显著(p < 0.05)。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。
  
• 图3 不同菌根类型树种根际微生物群落多样性(平均值±标准误)。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。Am, 色木槭; AT, 青楷槭; BP, 白桦; EA, 卫矛; FM, 水曲柳; JM, 胡桃楸; LG, 落叶松; PA, 黄檗; PD, 山杨; PK, 红松; QM, 蒙古栎; UD, 春榆。不同小写字母代表不同树种间差异显著(p < 0.05)。
  
• 图4 不同菌根类型树种根际微生物网络。点的大小代表微生物类群度的大小。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。
  
• 图5 不同菌根类型树种根际微生物群落复杂性(平均值±标准误)。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。Am, 色木槭; AT, 青楷槭; BP, 白桦; EA, 卫矛; FM, 水曲柳; JM, 胡桃楸; LG, 落叶松; PA, 黄檗; PD, 山杨; PK, 红松; QM, 蒙古栎; UD, 春榆。不同小写字母代表不同树种间差异显著(p < 0.05); *代表混合效应模型中菌根类型效应显著(p < 0.05)。
  
• 表2 不同菌根类型树种根际微生物多样性、群落复杂性与根系性状的联系