积雪变化对荒漠齿肋赤藓-丛枝菌根真菌-解磷细菌共生关系及联合生态效应的影响

Compare to other desert ecosystem, Gurbantunggut desert own stable and abundant snow cover in winter. Moisturizing and warming effects of snow cover will provide well condition for the growth of desert ephemeral plants. However, the desert mosses can make use of favorable conditions in the winter. They have an important role in the formation and succession of plant community, as well as sand-fixation. A comprehensive understanding of the desert moss - arbuscular mycorrhizal fungi (AM fungi) relationship how to respond to changes in snowfall will influence the stability of desert ecosystem is helpful to reveal the climatic and environmental changes under maintenance mechanism. However, it is not clear how the AM fungi change with different snow cover and the following ecological influence on the limit nutrient absorption of desert moss in winter..This project will be carried out at the Gurbantunggut desert ecosystem long-term monitoring plots. Based on the field snow control method and analysis in laboratory, we want to verify scientific hypotheses that species and functional group combination of symbiosis AM fungi can respond quickly to change of snow cover, then influence the diversity and composition of phosphate-solubilizing bacteria in the fugal net. At last, the symbiotic relationship will change the P uptake and utilization efficiency of desert moss. Our results will provide scientific data for speculating the adaptation mechanism of desert mosses under winter precipitation change and improve the whole desert ecosystem conservation.

探讨地气界面优势苔藓植物类群与土壤微生物的相互作用对积雪变化的响应，对于维护荒漠生态系统稳定性具有特殊的生态学意义。然而目前对于共生微生物，特别是能够侵染苔藓植物茎、叶、假根的丛枝菌根真菌与荒漠苔藓植物的共生关系是否受到积雪变化的影响，进而引起苔藓对以磷素为代表的限制性营养元素的获取仍缺乏足够的认识。本研究从“不同积雪处理是否会改变与齿肋赤藓共生的丛枝菌根真菌多样性，进而影响其菌丝上定殖的解磷细菌群落结构，对齿肋赤藓磷吸收产生影响？”的科学问题出发，分析倍增积雪、移除积雪、正常降雪三组处理下，不同雪被变化期（形成前、覆盖期、融化期）荒漠齿肋赤藓的共生AM真菌、菌丝际解磷细菌多样性的变化特征，检测其对齿肋赤藓磷吸收的影响。辅以关键土壤环境因子的探析，以期深化对“沙生先锋植物-土壤-微生物”互馈效应的认识，充分发挥荒漠苔藓在地气界面的生态功能，加强对脆弱荒漠生态系统的管理和功能调控。

探讨地气界面优势苔藓植物与土壤微生物的相互作用对积雪变化的响应，对于维护荒漠生态系统稳定性具有特殊的生态学意义。然而目前对于共生微生物，特别是能够侵染苔藓植物茎、叶、假根的丛枝菌根真菌（AMF）与荒漠苔藓植物的共生关系是否受到积雪变化的影响，进而引起苔藓对以磷素为代表的限制性营养元素的获取仍缺乏足够认识。.本项目以荒漠优势藓类齿肋赤藓为研究对象，从微生物多样性和限制性养分磷元素的角度出发，分析齿肋赤藓—AMF—解磷细菌（PSB）共生体系对积雪变化的响应及其潜在的生态效应。结果表明：.（1）基于高通量测序分析发现降雪前、雪盖期及融雪期检测到的AMF类群分属于球囊菌门的 5目9科11属，近明球囊霉属为绝对优势类群(>50%)。冬季降雪对苔藓结皮层AMF类群中的优势属和低丰度属有不同的选择策略。融雪期绝对优势属会降低存在竞争关系优势属的比例，进一步巩固优势地位。基于MEGAN的分类学组成信息可视化分析发现丰度低的AMF类群更易受减雪、灭菌处理及两者的共同影响。.（2）减雪与菌丝网络对PSB多样性同样具有显著复合生态效应。减雪情况下，AMF灭菌处理加剧了PSB群落的扰动（显著降低了变形菌门的丰度）。缺失AMF的情况下，齿肋赤藓植株与具有利己作用的PSB之间的资源置换更具针对性，克雷伯氏菌属、固氮螺菌属、弗兰克氏菌属等在融雪期显著增加。进一步的耐盐PSB和AMF复合接种实验表明耐盐PSB可以促进AMF在齿肋赤藓叶片中的侵染定殖。.（3）积雪与灭菌处理对速效磷、植酸酶活性也产生显著影响。其中灭菌处理及二者交互作用则极显著影响结皮下层速效磷含量；灭菌和积雪交互作用极显著影响结皮层土壤植酸酶活性；土壤碱性磷酸酶活性受冻融次数、积雪处理及二者交互作用的显著影响。结构方程模型分析表明齿肋赤藓植物地上部分的磷主要来源于地下部分磷，而地下部分磷含量显著受到土壤速效磷含量影响，假根网络不仅能够起固着作用，还具有吸收和转运土壤速效磷的作用。年均降水量、年均温度、苔藓斑块面积、土壤养分是影响齿肋赤藓磷含量的重要因素。.上述结果为正确认识荒漠特色植物与功能微生物在冬季积雪期互利的重要生存策略提供了数据支撑。“植物根系-菌丝际-土体及其微生物”连接成一个“牵一发而动全身”的根际生命共同体。苔藓植物没有真正的根系，其假根-功能微生物网络能否承担类似“根际生命共同体”的功能有待深入探讨。