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昆明植物所在外生菌根优势度与生态系统多功能性关系研究中取得重要进展
作者: 更新时间: 2024-08-02
地球上所有的生命都依赖于生态系统提供的多种功能和服务（即生态系统的多功能性），解析生物多样性-生态系统多功能性关系是生态学近年的研究热点。森林生态系统为人类社会可持续发展提供碳储存、气候调节、养分循环等重要的服务功能。然而，森林群落中地上和地下生物多样性如何影响生态系统多功能性尚不明确。菌根作为真菌-植物的共生体，是连接森林生态系统地上-地下生态过程的重要纽带。丛枝菌根 (arbuscular mycorrhiza,AM) 和外生菌根 (ectomycorrhiza,EcM) 是森林菌根共生系统中最常见的两种菌根类型，二者在形态结构和真菌侵染方式上的差异，导致二者在资源利用策略和养分吸收效率等生态过程中迥异。然而，不同菌根植物和真菌优势度如何影响森林生态系统的多功能性仍缺乏深入研究。
中国科学院昆明植物研究所高连明研究团队和李德铢研究团队依托高黎贡山南段建立的海拔梯度森林群落样带(GMT)，长期开展群落构建和生物多样性-生态系统功能研究。前期研究表明，生态位趋同与生物地理历史共同塑造了海拔梯度的群落构建(Ma et al. 2024,Science of the Total Environment)，外生菌根植物和真菌多样性对地上生物量和土壤有机碳均表现出显著的正效应 (Luo et al. 2023,Journal of Biogeography)。最近，研究团队与加拿大多伦多大学Marc Cadotte教授、德国德累斯顿工业大学Sebastian Seibold教授和高黎贡山国家级自然保护区保山管护局等单位合作，基于海拔梯度菌根（真菌和树种）优势度和18个重要的生态系统功能指标，利用多种生态系统多功能性分析方法，探究了菌根优势度与生态系统多功能性的关系，检验外生菌根优势度假说和菌根混合效应假说（图1）。研究结果表明，海拔梯度塑造了外生菌根真菌和树种的优势度分布格局（图2）；外生菌根优势度与生态系统多功能性之间呈显著的正效应，支持外生菌根优势度假说（图3）。研究进一步通过文献的整合分析，发现外生菌根优势度对不同区域森林生态系统功能的影响存在明显差异，即菌根组成的变化对森林生态系统多功能性的预测具有时空依赖性。该研究结果强调外生菌根优势度在调节高黎贡山亚热带常绿阔叶林多功能性中扮演十分重要的角色，提出在未来山地森林生态系统修复和管理中，需综合考虑立地环境和树种的菌根类型，以此来提升生态系统的服务功能。相关研究结果对亚热带生态系统管理和生态修复具有重要的指导意义。
目前，研究成果以Testing the ectomycorrhizal dominance hypothesis for ecosystem multifunctionality in a subtropical mountain forest为题在国际植物学主流刊物New Phytologist在线发表。罗亚皇副研究员为论文第一作者，刘杰副研究员、李德铢研究员和高连明研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金 (32071541、41971071)、国家科学技术部(2021FY100200，2023YFF0805802)、中国科学院青促会 (2021392)、云南省兴滇英才支持计划‘青年人才’项目 (XDYC-QNRC-2022-0026,YNWR-QNBJ-2018-146)等项目的资助。
图1 研究拟检验的菌根混合效应（上）和外生菌根优势度（下）两种假说的示意图
图2 高黎贡山海拔梯度森林样带（GMT）的分布(a-b)和环境条件(c)，以及菌根树种和真菌优势度沿海拔梯度的分布(d)。
图3 菌根树种和真菌优势度对生态系统多功能性的影响。其中a和b：基于平均值法;c：基于未加权的多阈值法；d：基于加权的多阈值法。