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青藏高原高寒草甸生态系统的退化导致优良牧草的优势地位日趋被有毒植物所取代,有毒植物与优良牧草竞争光照、营养、水分等,改变地下土著微生物群落。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌是最主要的土壤微生物之一,可以调节植物种间竞争,但是否对有毒植物与优良牧草种间竞争产生影响尚未揭示。基于此,为了深入了解有毒植物、AM真菌和优良牧草三者之间的关系,本研究采用分室培养装置模拟青藏高原不同退化时期,探究青藏高原高寒草甸生态系统演替进程中AM真菌是否调控有毒植物的种群分布?是否影响有毒植物与优良牧草共存和植物群落结构多样性?有毒植物移除后其根际AM真菌组分是否会对优良牧草的重新建植产生次生效应?以及采用分根式分室培养装置分析不同AM真菌和P元素是否会影响优良牧草垂穗披碱草的生长?以期进一步揭示AM真菌对有毒植物和优良牧草种间竞争的调控机制,阐明有毒植物在草地生态系统中的发展动态,为青藏高原的退化修复提供科学依据。本研究工作分为四个部分:1)采用分室培养装置模拟高寒草甸未退化时期,探究AM真菌是否会差异化分配P元素,增强优良牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)或早熟禾(Poa pratensis)与有毒植物风毛菊(Saussurea japonica)的种间竞争效应;2)采用分室培养装置模拟高寒草甸退化时期,探究有毒植物(供体)根际土著AM真菌菌丝体对优良牧草垂穗披碱草或早熟禾(受体)生长的影响;3)探究高寒草甸退化后有毒植物根际土壤中AM真菌物种多样性对优良牧草建植生长的次生效应;4)采用分根式分室培养装置开展试验,探究不同AM真菌对优良牧草垂穗披碱草生长的促生作用以及AM真菌是否可以平衡植物生长和作为P元素传输渠道。主要研究结果如下:1)共生菌根网络(common mycorrhizal networks,CMNs)的形成,显著影响P元素的吸收和植物的生长。建植时间的差异也显著影响CMNs对优良牧草与有毒植物的种间竞争(P<0.05)。当刈割优良牧草地上部(模拟牲畜采食),发现CMNs将更多的P元素分配到风毛菊,促进风毛菊生长。CMNs通过调节P元素的分配,增强优良牧草和有毒植物的种间竞争,低P水平增强垂穗披碱草或早熟禾成株与风毛菊幼苗之间的竞争,抑制风毛菊幼苗生长;高P有利于垂穗披碱草或早熟禾成株与风毛菊幼苗共存。牲畜选择性采食不仅影响地上部植物群落的结构,也显著影响CMNs的C-P分配模式,甚至逆转AM真菌对优良牧草的促生作用,加剧高寒草甸的退化。2)在一个分室内预先建植有毒植物秦艽(Gentiana macrophylla)、独一味(Ajuga ovalifolia)、乳白香青(Anaphalis lactea)或珠芽蓼(Polygonum viviparum),待根外菌丝体穿过40μm尼龙网(仅AM真菌菌丝可以穿过)延伸到分室另一侧,种植优良牧草垂穗披碱草或早熟禾,表明有毒植物根外菌丝体显著抑制优良牧草生长,发现高寒草甸有毒植物根外菌丝体对优良牧草的侵染水平与优良牧草的生长之间存在显著的负向相关性(P<0.05)。结果表明,有毒植物的滋生可能选择培育了有利于自身生长的土著AM真菌物种,继而抑制根围其它植物的建植生长。3)将青藏高原高寒草甸划分为未退化、严重退化2个时期,调查8种主要有毒植物的相对盖度、相对密度、相对生物量、相对高度等,并计算了重要值(IV),发现未退化和严重退化草地的重要值具有极显著差异(P<0.01),尤其是黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)(IV=3.27),表明高寒草甸草地退化促进了有毒植物的蔓延。采集根际土壤,测定土壤中AM真菌孢子密度,之后,选择垂穗披碱草和早熟禾作为试验材料,将9种根际土壤(20g)直接作为接种剂,灭菌或未灭菌,发现与接种灭菌的有毒植物根际土壤相比,接种未灭菌的有毒植物根际土壤显著抑制垂穗披碱草和早熟禾生长(P<0.05),尤其独一味(Lamiophlomis rotata)、黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)、秦艽(Gentiana macrophylla)对优良牧草的生长抑制响应更显著(P<0.05)。当接种灭菌的植物根际土壤,发现有毒植物根际土壤处理和优良牧草根际土壤处理对优良牧草的生长没有显著差异(P>0.05),垂穗披碱草和早熟禾为菌根依赖性植物。结果表明,高寒草地退化加剧有毒植物滋生,有毒植物滋生改变了根际土壤中土著AM真菌的密度和多样性,显著抑制其他牧草在其根围建植,为建立单一种群创造有益条件。4)采用分根式分室培养装置研究发现,AM真菌可以促进垂穗披碱草的生长,对宿主植物的鲜重、干重、根长、株高、分蘖数及叶片数产生显著影响(P<0.05),而垂穗披碱草对不同AM真菌的菌根依赖性存在差异。垂穗披碱草对AM真菌根内球囊霉的依赖性优于光壁无梗囊霉。其次,在不同P水平条件下,分室两边接种同种或不同种AM真菌,均能显著促进垂穗披碱草的生长(P<0.05),但在高P水平(200mg/kg),根内球囊霉的促生效应显著高于光壁无梗囊霉(P<0.05),表明根内球囊霉对磷胁迫的耐受性更强。在两种不同孔径尼龙网(40μm或10μm)处理下,40μm尼龙网菌丝可以穿过,缓解高磷胁迫,促进宿主植物生长,分室两边的植物根系生物量和根内P含量均没有显著差异,地上部P含量显著高于10μm尼龙网处理(P<0.05);10μm尼龙网菌丝不能穿过,分室两侧植物根系生长和P含量具有显著差异(P<0.05)。相同P水平下,10μm尼龙网处理两侧的AM真菌菌根侵染率和孢子密度均显著低于40μm尼龙网处理(P<0.05),尤其在高P水平条件下。此外,40μm尼龙网处理下,分室两侧接种不同种AM真菌,收集到两种AM真菌孢子。