风胁迫下AM真菌对毛乌素沙地油蒿群落物种共存的作用机制

The mechanism of plant coexistence is a key issue of current community ecology research and is also the theoretical basis for biodiversity protection. However, most of the recent studies have paid more attention to the aboveground ecological process, while the underground process was ignored. Arbuscular mycorrhizal fungi (AM fungi) are one of the important inhabitants in rhizosphere soil. Recent research has indicated the importance of AM fungi in plant coexistence, while the influence of AM fungi is usually affected by environmental conditions. Strong wind is one of the characteristics of Mu Us sandy land; however, studies regarding the effects of AM fungi on plant coexistence of sandy land vegetation under wind stress are still very limited. In this work, wind shielding experiments in the field and the ones with treatments of mechanical stress and AM fungi inoculation in the greenhouse will be conducted to study the impact of AM fungi on plant coexistence of Artemisia ordosica community under wind stress, and to test the following hypotheses: ①What are the effects of AM fungi on the dominants and subordinates of Artemisia ordosica community under wind stress? ②How do AM fungi mediate plant coexistence of Artemisia ordosica community under wind stress? This work intends to explore the mechanism of AM fungi’s effects on plant coexistence under wind stress and provide theoretical basis for the restoration and regeneration of sandy land vegetation, and the biodiversity protection as well.

植物共存机制是当前群落生态学研究的核心科学问题，也是生物多样性保护的理论基础。然而，相关研究大多是侧重在地上过程，对地下生态过程的研究极为缺乏。AM真菌是土壤中重要的生物成员之一。近年来的研究表明，AM真菌对植物物种共存具有重要影响，但其效应往往受生境条件的影响。大风频繁是毛乌素沙地生境的主要特征之一，目前关于风胁迫下AM真菌对毛乌素沙地植被物种共存的作用机制研究少见有报道。为此，本项研究以毛乌素沙地油蒿群落为研究对象，综合运用野外原位实验及室内机械刺激和AM真菌接种实验等方法，验证以下科学假设：①风胁迫下AM真菌对油蒿群落优势种和亚优势种的效应如何？②风胁迫下AM真菌对油蒿群落物种共存的作用机制是怎样的？本项目有望揭示风胁迫下AM真菌对物种竞争共存的作用机制，从而为沙地植被的恢复重建及生物多样性保护提供理论依据。

AM真菌是土壤中重要的生物成员之一。近年来的研究表明，AM真菌对植物物种共存具有重要影响，但其效应往往受生境条件的影响。大风频繁是毛乌素沙地生境的主要特征之一，目前关于风胁迫下AM真菌对毛乌素沙地植被物种共存的作用机制研究少见有报道。为此，本项研究综合运用野外原位实验及室内控制实验等方法，主要开展了两方面的研究内容：（1）野外原位实验：风胁迫下油蒿群落AM真菌空间分布及其作用机制；（2）室内机械刺激和AM真菌接种实验：模拟风致机械刺激下AM真菌对优势种和亚优势种竞争力的作用机制。按项目要求，我们完成了这两方面的内容，并适当进行了拓展，研究了盐胁迫下AM真菌对两种药用植物生长和养分吸收的调控机理。在野外原位实验中研究发现：样地类型、挡风处理和AM真菌处理三者的交互作用对油蒿群落的多样性指数具有极显著的影响，尤其是在挡风条件下，AM真菌的存在显著提高了群落的物种多样性；挡风处理显著增加了杀真菌剂处理下表土层有机质含量而降低其速效氮含量，AM真菌的效应则不一；孢子数随土层深度增加而降低且与有机质含量显著正相关，油蒿群落物种多样性则与有机质含量显著负相关。在室内控制实验中发现：无论单独或混合种植，机械刺激对优势种和亚优势种的效应不一；AM真菌的效应仅体现在无机械刺激存在时，其促进了亚优势种虫实的生长，而抑制了优势种油蒿的生长，这对优势种和亚优势种的共存是有利的。在扩展实验中研究发现：盐胁迫下接种AM真菌可不同程度地促进药用植物的生长和养分吸收，但不同AM真菌的效应存在差异。以上研究结果表明，AM真菌可不同程度提高多种植物对逆境的抗性并影响到群落结构的变化。为深入揭示AM真菌在风胁迫生境中对油蒿群落物种关系中所扮演的“角色”，有必要开展长期的野外定位监测研究和室内控制实验研究。目前，项目组成员已发表研究论文4篇，完成了项目计划中的主要研究内容。