丛枝菌根真菌和外生菌根真菌对凋落物分解及腐生微生物的影响

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cm603
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菌根真菌对森林凋落物分解具有重要影响。几乎所有树种的根系都能与丛枝菌根真菌(AMF)和/或外生菌根真菌(EMF)形成共生关系。从不同菌根类型角度探讨菌根真菌对凋落物分解的影响目前已有报道,但由于试验条件的不同研究结果存在较大差异,且有关AMF影响大多基于草本植物或农作物,缺乏以木本植物为对象的研究。为了归纳出统一的研究结论,进一步揭示与木本植物共生的AMF和EMF对凋落物分解的影响并详析其机制,本研究采用双室盆栽试验方法,通过隔网隔离将试验装置分为植物种植室和凋落物分解室,以东北地区常见的2种丛枝菌根(AM)树种(水曲柳Fraxinus mandshurica,胡桃楸Juglans mandshurica)和3种外生菌根(EM)树种(红松Pinus koraiensis,白桦Betula platyphylla,落叶松Larix gmelinii)为研究对象,通过苯菌灵抑制菌根真菌,设置有菌根真菌(M+)和灭菌处理(M-),测定菌根侵染率、凋落物质量损失率和分解速率、凋落物养分含量、土壤养分和酶活性指标,运用方差分析、LSD多重比较和皮尔森相关性分析等方法,分析2种类型菌根真菌对森林凋落物分解和腐生微生物的影响。研究结果表明:(1)AMF显著促进森林凋落物分解和氮(N)释放(p<0.05),EMF对凋落物分解有抑制趋势。AM中M+处理明显加快了凋落物质量损失和分解速率,90天(d)时分别提高了13%和0.016 g/d,且分解时间越长,凋落物损失量越大。AMF显著降低了凋落物N含量并且影响凋落物碳氮比(C/N),90 d时N含量降低了11.33 g/kg。AMF加快了凋落物养分释放,整体上更有利于凋落叶进一步分解。EM中M+处理凋落物质量损失率较小,90 d时较M-处理降低2.8%,且显著抑制凋落叶碳(C)释放。EMF对凋落物其他养分含量的影响在树种水平上和显著性差异上3个树种间缺乏共识。(2)AMF能显著增加腐生微生物生物量和酶代谢活性,EMF 3个树种间生物量和酶代谢活性有不同的变化趋势。AM中M+处理凋落物分解室中土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰-氨基葡糖氨糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)活性较M-处理都有显著提高(p<0.05),尤其是NAG酶活性,增加了近1.6~2.0倍,并增加了微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)。AMF诱导的凋落物质量的损失与NAG和ACP呈显著正相关,与微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)和微生物生物量碳磷比(MBC/MBP)呈显著负相关(p<0.05)。EMF对凋落物质量损失的影响与MBC呈显著负相关(p<0.05),M+处理MBC、BG、NAG含量总体表现为低于M-处理,但3个EM树种在酶活性和微生物生物量指标的影响上没有达到一致性。(3)AMF和EMF提高凋落物分解室中土壤养分含量。AM中M+处理显著提高了土壤全碳(TC)、全氮(TN)含量,90 d时分别提高了39.03 g/kg、1.50 g/kg,硝态氮(NO3--N)和有效磷(AP)含量也有所提高,且AMF对这些养分含量的影响与凋落物TC、TN含量变化呈显著的正相关(p<0.05)。EM中M+处理显著提高土壤铵态氮(NH3+-N)、NO3--N含量,90 d时分别提高了1.24 mg/kg、5.43 mg/kg,对土壤TC、TN、全磷(TP)、AP含量无显著影响,EMF对土壤养分的影响与其对凋落物养分的影响无显著相关性。综上所述,与木本植物共生的AMF促进了凋落物分解,AMF主要通过影响腐生微生物胞外酶活性(BG、NAG、ACP)在调节凋落物分解过程中发挥了重要作用,通过激发酶活性增加质量损失和N释放,同时也提高了土壤养分含量。EMF对凋落物分解表现出抑制趋势,主要通过影响MBC减少凋落物质量损失和C释放。说明在相同试验条件下,菌根真菌对凋落物分解的影响与菌根类型有关,不同类型的菌根真菌对凋落物不同程度的影响是由土壤微生物生长及胞外酶活性的差异调节的。因此,长期作用下,与EM树种相比,AM树种对于促进森林养分循环提高土壤养分含量更有利。
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