AMF与放牧干扰和NP互作对草地系统生产力和多样性维持的作用机制

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) can colonize about 80% of all terrestrial plant species, form mycorrhizal symbioses with plants, and play critical roles in aboveground productivity and the maintenance of plant diversity. Besides, AMF influence seedling recruitment and clonal reproduction, which is an important indirect approach contributing to plant community structure. Grazing is the main way of grassland utilization. However, we know little about the effects of AMF on plant community under grazing disturbance. Fertilization is one of the measures of grassland management, and nitrogen (N) deposition is a global ecological problem. The soil nutrients availability and their ecological stoichiometry fluctuations with fertilization and N deposition affect plant-AMF interactions. Nevertheless, the ways in which AMF interact with soil nutrient availability and their ecological stoichiometry affecting plant community productivity and diversity are still poorly understood. No studies have addressed the effects of AMF on ecosystem stability under the grazing disturbance and soil nutrients fluctuation. The present project will investigate the mechanism of arbuscular mycorrhizal fungal effects on plant community diversity, productivity and ecosystem stability at species, functional group and community through manipulative and pot experiments. Our results will enrich the theory basis of grassland ecology and grazing management, and provide scientific basis for adaptive management on grassland ecosystem.

丛枝菌根真菌（AMF）能够侵染约80%的陆地植物，与植物形成AMF-植物共生体系，对植物群落生产力形成和多样性保持有着重要作用。同时，AMF也能影响群落中幼苗建植和克隆繁殖，间接作用于植物群落结构。放牧是草地利用的主要方式，然而，放牧干扰下AMF对植物群落的影响还知之甚少。施肥是草地管理的措施之一，氮沉降增加是一个全球性的生态问题。氮沉降和草地施肥改变土壤有效养分的含量和化学计量比，AMF与植物间共生关系的也随之改变，但是，我们对AMF与土壤有效养分含量或与化学计量比的互作对植物群落生产力和多样性影响的了解十分有限。放牧干扰和土壤养分改变后AMF对系统稳定性的影响还未见报道。本项目利用原位控制实验和盆栽实验从物种，功能群和群落三个层次探讨放牧干扰或土壤养分改变下AMF对植物群落生产力、多样性和系统稳定性的作用机制。研究结果将丰富草地生态学和放牧管理学的理论基础，为草原适应性管理提供理论依据

丛枝菌根真菌（AMF）是一类与植物形成“互利共生关系”的真菌，典型草原约80%的植物能够被AMF侵染。植物向AMF提供碳水化合物，AMF改善植物的磷营养。前人的研究多集中在未受干扰草地AMF对植物群落多样性及生产力的影响。放牧与施肥是主要的草原管理方式。放牧导致的植物光合器官移除以及土壤有效养分的改变，可能会影响到AMF对植物群落多样性与生产力的功能。本项目通过原位控制实验与室内实验相结合的方式，对放牧干扰与养分添加条件下AMF对典型草原植物群落结构、多样性及生产力的作用机制进行了系统的研究。研究表明：.（1）随着放牧强度的增加，AMF通过提高C3禾草功能群，抑制一年生杂类草功能群改变羊草草原植物群落结构。年际间降雨的变异会影响到放牧强度和AMF对羊草草原植物群落结构的作用效果。.（2）过度放牧引起草地退化，植物群落优势种由克氏针茅→冷蒿→星毛委陵菜。产生这种现象的原因是采食与AMF的交互作用改变逆行演替指示物种地上地下生长响应和磷素吸收，进而影响克氏针茅草原植物群落结构，多样性与生产力。.（3）由于放牧家畜牛羊的偏食性，选择性采食易造成特定植物功能群的流失，AMF能够通过改变群落中剩余功能群的生长响应，地上植株磷素吸收以及补偿性效应，进而影响克氏针茅草原植物群落组成，多样性与生产力。.（4）养分添加或土壤有效氮磷比能够影响AMF对植物群落生产力和多样性的功能。.（5）AMF能够提高典型草原植物群落生产力、优势功能群生物量的时间稳定性，且不受放牧干扰的影响。AMF通过增加植物化学计量内稳性，提高典型草原植物群落稳定性。.综上所述，放牧干扰与养分添加均会影响到AMF对植物群落多样性与生产力的功能。不同植物功能群对AMF、放牧和施肥的响应差异，是造成植物群落组成变化的根本原因。