土壤丛枝真菌在喀斯特退化生态系统恢复中的作用机制

Soil arbuscular fungi (AMF) have multiple ecological functions and the heterogeneity over space and time. AMF has great potential in ecological restoration of rocky desertification land in the Karst peak-cluster depression region, but this has been neglected in the past researches. With the typical ecosystems at different stages (rocky desertification bare land, grass, shrub and grass, shrub, secondary and native forest) in the process of ecological recovery in Karst peak-depression region as study objects, adopting a combination method of the field investigation, the field experiment and molecular biology techniques, The project intends to clarify slopeland soil AMF diversity distribution patterns, evolution rule and its affecting factors in the process of ecosystem restoration from the ecosystem scale; to clear the role of typical AMF symbiosis on the rhizosphere soil physical and chemical properties, bacterial and fungal communities, the activities of key enzymes involving in soil N and P transformation function and the surrounding ground vegetation structure, species richness and abundances from the population (individuals) scale; to find out the effects on the survival rateof the host seedling establishment, the key physiological and ecological characteristics,the evolvement of soil bacterial and fungal communities by the representative AMF inoculation under the soil N and/or P stress; and to reveal the intrinsic mechanisms of AMF on promoting the host seedling establishment and degraded ecosystem restoration. The results will provide the scientific basis for the ecological recovery of the rocky desertification land in the karst peak-cluster depression region.

土壤丛枝真菌（AMF）具有多重的生态功能和时空异质性，在喀斯特峰丛洼地石漠化土地的生态恢复中显示有巨大潜力，但这却被以往研究所忽视。本项目拟以喀斯特峰丛洼地生态恢复不同阶段（石漠化裸地、草丛、草灌丛、灌丛、次生和原生林）的典型生态系统为研究对象，利用野外调查、田间小区试验和室内分子生物学技术相结合的方法，从生态系统尺度，阐明生态系统恢复过程中坡地土壤AMF的多样性分布格局、演变规律及其影响因素；从种群（个体）尺度明确植被恢复过程中优势AMF共生体对根际土壤主要理化性质、细菌与真菌群落和NP转化功能关键酶活性及周围地上植被结构、物种丰度与多度的影响，弄清土壤N、P营养胁迫下，典型AMF对其寄主幼苗定殖成活率、关键生理和生态特征、土壤细菌和真菌群落演变的作用，揭示AMF促进共生植物幼苗定殖成活和喀斯特峰丛洼地退化生态系统恢复的内在机制，为该地区石漠化土地的生态重建提供科学依据。

土壤丛枝真菌（AMF）具有多重的生态功能和时空异质性，在喀斯特峰丛洼地石漠化土地的生态恢复中显示有巨大潜力，但这却被以往研究所忽视。研究以喀斯特峰丛洼地生态恢复4个不同阶段（草丛、灌丛、次生林和原生林）和不同岩性、坡向和坡位等立地条件的典型生态系统为研究对象，运用分子生物学技术（PCR-DGGE、高通量测序等）和传统检测与鉴定土壤AMF群落随植被恢复和立地条件的响应，结合野外植被调查、试图阐明地上植被群落演替与地下土壤AMF群落的关系。研究结果显示，球囊霉目/属（Glomus）是喀斯特峰丛洼地生态系统绝对优势属（占比>95%）；植被恢复过程中优势种大多没有变化（草丛、灌丛、次生林和原生林分别有17、15、16和17种），但其中8种优势种的结构发生显著变化，尤其是草丛至灌丛阶段；土壤AMF丰富度草地较其余3个阶段的高，且土壤AMF群落与地上植被群落的演变不一致，说明两者之间受控的因子不一。岩性对土壤AMF群落的影响比坡向和坡位等立地条件更显著，且土壤类型对根际土AMF孢子丰度、多样性和侵染率较植物种影响大，而植物种对根内AMF丰度影响较大，可见喀斯特土壤AMF群落受制于喀斯特特殊的地质背景。由草地恢复至原生林，土壤固氮菌群落组成基本没有变化，都隶属于艾氏慢生根瘤菌（Bradyrhizobium elkanii），但群落结构发生改变，其遗传多样性和丰度原生林最高；统计结果表明，地上植被与土壤固氮菌群落具有协同演变关系。上述研究结果表明，喀斯特土壤AMF群落具有丰富的遗传基础，可能不是退化生态系统（草丛）恢复的限制因子，结合土壤AMF对共生植物的偏好性，合理利用演替后期植物和高效经济作物优势共生的AMF和引种高效豆科固氮共生体可能是缓解恢复早期氮素胁迫促进植被恢复和提升生态服务功能的有效途径。