增温是否改变根系分泌物和丛枝菌根菌间的碳权衡策略？

Understanding warming effects on carbon allocation between root exudates and mycorrhizal fungi cause by changes in plant growth is essential for understanding function of forest ecosystems. However, it is not fully understand the carbon trade-offs between root exudates and mycorrhizal fungi and their response to warming. The hypothesis of the study is that: strategies for acquiring soil resource of Chinese fir affected by warming during different growing stage, and then carbon allocation of trade-offs between root exudates and mycorrhizal fungi would be changed. To test the hypothesis, the study is based on experimental platform of soil warming in situ, and determine characteristics of root exudates and arbuscular mycorrhizal fungi to discover the trade-offs relationship between them and their response to soil warming. To clarify the mechanism of warming on carbon trade-off between root exudates and arbuscular mycorrhizal fungi, the study determine varies of growth and nutrient availability in different season, and allocation rate of recent photosynthetic carbon based on potting and 13CO2 pulse-chase labeling. Based on these experiments, it would reveal the relationship of allocation trade-offs between root exudates and arbuscular mycorrhizal fungi and their response to warming. It is a great theoretical and practical significance for improving the productivity of Chinese fir plantation and enriching the theory of belowground carbon allocation through the study.

增温对林木生长的影响导致根系碳在根系分泌物和菌根菌间分配发生变化，这对深入了解森林生态系统的功能尤为重要。然而目前根系分泌物和菌根菌之间是否存在碳权衡关系以及它们对增温的响应尚不明确。本项目假设由于增温改变了杉木不同生长节律对土壤资源的获取策略，进而影响根系分泌物和丛枝菌根菌间碳分配的权衡。为验证以上假设，通过原位土壤增温实验平台测定不同季节根系分泌物和丛枝菌根菌特征，揭示二者是否存在权衡关系以及增温对这一权衡关系的影响。同时测定不同季节杉木生长和养分有效性的变化，以及通过盆栽增温实验结合13CO2脉冲标记技术确定光合碳的分配速率，验证增温对杉木不同生长节律期根系分泌物和丛枝菌根菌之间碳权衡影响的可能机理。在这些研究的基础上共同揭示杉木根系分泌物和丛枝菌根菌碳分配的权衡关系以及对增温的响应。本研究的开展对提高杉木人工林生产力及拓展森林地下碳分配理论具有十分重要的理论和现实指导意义。

增温对林木生长的影响导致根系碳在根系分泌物和菌根菌间分配发生变化，这对深入了解森林生态系统的功能尤为重要。然而目前根系分泌物和菌根菌之间是否存在碳权衡关系以及它们对增温的响应尚不明确。本研究通过原位土壤增温实验平台测定不同季节根系分泌物和丛枝菌根菌特征，揭示二者是否存在权衡关系以及增温对这一权衡关系的影响。同时测定不同季节杉木生长和养分有效性的变化，并通过盆栽增温实验结合13CO2脉冲标记技术确定光合碳的分配速率，验证增温对杉木不同生长节律期根系分泌物和丛枝菌根菌之间碳权衡影响的可能机理。.研究结果发现：增温后在杉木生长相对快速期（春季和秋季），分泌物速率并未显著增加，在秋季甚至出现降低，但是菌根侵染率在春季显著增加，在秋季增加趋势也较为明显。这主要在于增温后杉木在生长快速期可能将有限的地下碳更多的分配给丛枝菌根菌，为杉木快速生长提供资源保障。同时增温后在杉木生长相对停滞期（夏季和冬季），根系分泌物速率显著下降，虽然丛枝菌根真菌生物量显著下降，但菌根侵染率并未显著变化，分泌物和菌根菌可能达到一定的均衡以维持基本生长需求。但是从分泌物组成来看在夏季分泌物初级代谢产物和次级代谢产物显著增加的种类较为明显，尤其是次级代谢产物的酚酸类和萜类等物质显著增加，用以维持杉木抵御环境胁迫，而初级代谢物中氨基酸、有机酸等物质显著增加，这有利于维持杉木的养分吸收。而在寒冷的冬季分泌物速率表现出显著增加，菌根侵染率也显著增加，表现出协同增加的情况，这可能主要在于冬季土壤含水量相对较低，杉木仍然需要通过根系分泌物和菌根侵染率来协同增加土壤的湿度维持其生长。因此，在生长停滞期，由增温引起的干旱胁迫可能使地下碳在根系分泌物和丛枝菌根菌之间达到均衡以共同抵抗干旱。.本研究的开展对提高杉木人工林生产力及拓展森林地下碳分配理论具有十分重要的理论和现实指导意义。