论文部分内容阅读
由于全球气候变暖以及降水格局的改变,极端干旱事件发生的频率、强度以及持续时间增加,对草原生态系统植物与微生物群落均产生显著影响。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)作为一类能与宿主植物形成互惠共生体的微生物,在促进植物获取水分、养分以及提高抗逆性等方面发挥重要作用,并且其群落易受气候变化和宿主植物的影响。因而解析AMF群落特征与植物群落的相互关系及其对干旱的响应有助于理解和预测未来气候变化情形下草原生态系统植物-AMF相互作用关系,以促进草原生态系统的健康发展。然而,目前我们对内蒙古典型草原不同植物群落AMF的类群特征尤其是其对生长季不同时期极端干旱的响应过程尚不清楚。因此本研究基于内蒙古锡林浩特市毛登牧场的极端干旱模拟试验平台,选择2种人工构建的不同生活型的3类植物群落,即禾草Ⅰ型(羊草+大针茅+冰草)、禾草II型(羊草+大针茅)和灌木型(小叶锦鸡儿+冷蒿),采用Illumina测序技术研究其根系和土壤中的AMF多样性和群落组成,初步探究生长季前期、中期和后期极端干旱下不同植物群落内AMF的响应机理。主要结论如下:(1)整体上,极端干旱对AMF菌丝侵染率无显著影响,但在生长季不同时期干旱处理间存在显著差异,其中后期处理下的菌丝侵染率显著低于其他处理。不同植物群落的AMF菌丝侵染率差异显著。禾草II型的显著高于禾草Ⅰ型和灌木型的。研究结果显示极端干旱和植物群落组成对菌丝密度均有显著影响。对照处理下禾草II型的AMF菌丝密度显著高于禾草Ⅰ型和灌木型,但极端干旱处理后,三类植物物种组成下的菌丝密度均并无显著差异,一定程度上说明极端干旱削弱了植物群落类型不同对其AMF菌丝密度的影响。(2)双因素方差分析显示,极端干旱和植物群落不同对根系和土壤中AMF的OTU丰富度均无显著影响,但对其Shannon-wiener指数有显著影响,并在根系和土壤内响应不同。生长季后期极端干旱显著增加土壤AMF的Shannon-wiener指数,灌木型的根系AMF的Shannon-wiener指数显著低于其他两类,禾草Ⅰ型的土壤AMF的Shannon-wiener指数显著高于其他两类。(3)从根系和土壤样品中共检测到144个OTU,分属于5科8属。所有处理的优势属均为球囊霉属,但其相对丰度在极端干旱和植物群落间均无显著变化。结合NMDS排序图和多元统计方法对AMF群落进行两两间差异分析发现,极端干旱和植物群落不同对根系AMF群落结构均无显著影响,但生长季前期干旱处理与后期处理的根系AMF群落差异显著。土壤AMF群落结构变化受不同极端干旱处理和植物群落的影响显著,其中生长季后期极端干旱处理下的土壤AMF群落结构与其它处理的差异均达显著水平,禾草I型的土壤AMF群落结构与禾草II型和灌木型的差异显著。(4)土壤因子与AMF菌丝密度的相关性分析显示,AMF的菌丝密度与土壤含水量、硝态氮呈显著正相关,与土壤有机碳、C/N呈显著负相关。此外,我们发现SOC、p H和C/N对不同干旱处理和植物群落下的土壤AMF群落结构均有显著影响,但Mantel分析显示根系和土壤AMF群落组成与理化性质的影响并无显著相关性。