马尾松细根功能性状的变异及其对根际微生物的影响

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细根是植物获取养分和水分的重要器官。近些年来,植物细根功能性状间的协变形成的多维根经济空间常用于表征植物对地下资源的吸收策略。已有研究多基于不同物种,而由于遗传多样性或表型可塑性,植物功能性状在种内也常常存在较大的变异。种内根性状是否同样存在协变关系,形成不同的养分利用策略尚不明晰。根际微生物与细根存在紧密关系。但根际微生物是否随植物种内性状的变异而发生变化还不清楚。本研究以重庆地区22个马尾松纯林为对象,量化了马尾松前3级细根的碳含量、氮含量、磷含量、比根长、比表面积、干物质含量、组织密度、平均直径,分析了细根功能性状的种内变异及性状间的协变关系;采集马尾松细根根际土,测定了根际细菌和真菌的多度和群落组成,分析了马尾松细根性状及性状综合特征对根际微生物的影响。主要结果如下:(1)沿土壤养分梯度,马尾松细根功能性状存在明显的种内变异,变异系数范围为6.66%-22.81%。其中,细根平均直径变异性最小,细根磷含量变异性最大。马尾松细根性状间存在协变关系:主成分分析(PCA)表明,协变关系可由对性状变异累积解释率为81.67%的前三个主成分来表示。其中第一轴主要呈现比根长、比表面积、根氮含量、根干物质含量和根组织密度间的协变关系,可代表快速吸收到保守利用的资源获取策略的变化;第二轴主要呈现比根长和根平均直径的协变关系,可代表资源获取策略从更多靠自主吸收到更多靠与菌根真菌共生的变化;第三轴主要呈现细根碳含量的变化,可代表马尾松对细根低碳投资和高碳投资间的权衡。(2)相对来讲,土壤因子对马尾松根际细菌的影响更大,而马尾松细根性状对根际真菌的影响更明显。在各土壤因子中,根际细菌多度主要受到土壤铵态氮和有效磷含量的影响,细菌群落组成与土壤p H及土壤容重密切相关。细根碳含量是细根性状中对根际真菌群落多度影响最大的因子,而真菌群落组成主要受到细根碳含量和氮含量的影响。(3)真菌群落组成随着代表快速吸收到保守利用的资源获取策略的根性状PCA第一轴的变化而变化;此外,真菌多度和群落组成两者都同时随着代表植物向根投入碳量大小权衡的根性状PCA第三轴的变化而变化。本研究揭示了沿土壤养分梯度马尾松细根功能性状的种内变异及功能性状间存在协变关系,形成了多维的种内根经济空间;同时发现了马尾松细根性状种内变异对根际真菌产生选择作用。本研究结果说明了通过种内性状的变异,马尾松可以在“对已有资源的快—慢吸收”、“与菌根真菌共生获取资源”以及“通过影响根际真菌群落来获取资源”这三种相对独立的养分获取策略上存在可塑性,从而达到对土壤养分资源的获取。
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