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菌根(mycorrhiza)多样性是生物多样性的重要组成部分,主要包括形态多样性、物种多样性、遗传多样性和功能多样性。菌根真菌(mycorrhizalfungi)多样性对环境保护和生态系统可持续生产力是至关重要的。其中,丛枝菌根(arbuscularmycorrhiza,AM)真菌是地球陆地生态系统中的重要成员之一,具有丰富的物种多样性,对陆地各生态系统物质交换、能量流动、信息传递和稳定性发挥着不可替代的作用。研究表明,AM真菌多样性受多种生态因子的影响,其中植物物种多样性对AM真菌物种多样性的影响举足轻重。当前,AM真菌多样性的研究、保护和利用日益得到广泛关注,尤其是植物多样性与AM真菌多样性之间的相互关系倍受关注。越来越多地试验证实寄主植物物种多样性在一定程度上决定了AM真菌物种多样性。然而,也有部分研究认为植物不影响AM真菌物种多样性,或认为AM真菌物种多样性决定了寄主植物物种多样性。事实上,自然条件下植物物种多样性与AM真菌物种多样性是相互促进和相互抑制的。
本研究目的就是通过调查自然植被条件下和研究温室严格控制条件下植物物种多样性与AM真菌物种多样性的相互作用特点,以试验证据证实植物物种多样性与AM真菌物种多样性是相辅相成、相互依赖的假说。阐明这一问题,不仅具有理论价值,而且具有实际意义。
作者首先调查了泰山和崂山植被根围AM真菌群落组成、物种多样性与分布及其与植物物种多样性关系。于此基础上,设置温室小区试验,以5种植物(Sorghumsudanense、Amorphafruticosa、Zeamays、Trifoliumrepens和Nicotianatabacum)和5种AM真菌(Glomusmosse、G.intraradices、G.etunicatum、G.versiforme、Gigasporamargarita)构成不同种和种均匀度组合,共11个处理。研究结果如下:
1.泰山和崂山植被根围AM真菌物种多样性丰富,从泰山傲徕峰、黑龙潭库区等样地共分离出4属16种AM真菌:球囊霉属(Glomus)9种,无梗囊霉属(Acaulospora)4种,巨孢囊霉属(Gigaspora)2种和盾巨孢囊霉属(Scutellospora)1种。其中,球囊霉属和聚球囊霉(Glomusfasciculatum)的孢子密度、相对多度、分布频度和重要值均最高,分别为泰山植被区根围内AM真菌优势属和优势种。各样地之间Sorensons相似系数在0.60和0.85之间。植被数量与孢子密度(r=0.80,p<0.01)、植物种的丰富度与AM真菌种的丰富度(r=0.77,p<0.01),以及与孢子密度(r=0.59,p<0.01)均呈极显著正相关关系。从崂山北九水3样地共分离出4属17种AM真菌:球囊霉属(Glomus)9种,无梗囊霉属(Acaulospra)4种,巨孢囊霉属(Gigaspora)2种和盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种。其中,摩西球囊霉(Glomusmosseae)和蜜色无梗囊(Acaulospramellea)的孢子密度、相对多度、分布频度和重要值均较高,为崂山植被区根围内AM真菌优势种。各样地之间Sorenson相似系数在0.64和0.79之间。植被数量与孢子密度(r=0.92,p<0.01)、植物种的丰富度与AM真菌种的丰富度(r=0.65,p<0.01),以及与孢子密度(r=0.81,p<0.01)均呈极显著正相关关系。
2.温室试验表明,供试的5种AM真菌可分别与5种植物共生形成菌根共生体。大多数情况下,不同处理之间同种植物的侵染率并无显著差异,但不同植物之间侵染率差异显著。从总体上看呈现三叶草>烟草>苏丹草>玉米>紫穗槐的趋势。AM真菌与不同植物亲和力同样呈现三叶草>烟草>苏丹草>玉米>紫穗槐的趋势。短时间内(一个生长季)不同植物物种丰度和均匀度对AM真菌种丰度和种属组成并无影响,各处理初始接种的AM真菌所取土样中均被分离到,但各AM真菌的孢子密度和相对多度存在差异。大多数处理中,G.m的平均孢子密度极显著高于其他4种AM真菌。G.m相对于其他4种AM真菌而言更适合于在本试验所用的土壤基质中产孢,Gi.m最不适合在本实验所用土壤中产孢。
3.结论认为植物多样性对于提高AM真菌多样性发挥极为重要的作用,自然植被条件下植物物种多样性与AM真菌物种多样性是相互促进、相互依赖、相辅相成的作用关系。AM真菌与寄主植物之间相互亲和力、根系总量和AM真菌初始接种量均为影响AM真菌孢子密度和相对多度的重要因素。今后开展长期定位实验以在控制条件下证实植物物种多样性与AM真菌物种多样性这一作用关系是十分必要的。