以下文章来源于Wiley生态环境 ,作者徐侠课题组
生态环境科学研究前沿热点,和最新文献导读。
导读
性状在预测生态系统分解过程,如碳(C)和养分循环,中起着至关重要的作用。通过对木本植物根系性状-分解的关系的研究可以提高我们对地下C和养分动态的评估和预测。根系分解是土壤向大气释放CO2的一个重要途径,其通量大小相当于甚至大于凋落物分解。木本植物的吸收根通常与丛枝菌根(AM)或外生菌根(ECM)真菌有关。菌根在木本植物中普遍存在,对根系性状有很大的影响。但菌根类型如何介导性状-分解关系及其潜在机制尚未得到充分的研究。此外,由于温带和亚热带森林气候和土壤条件的不同会导致根系性状的巨大差异,因此,环境背景也会对根系性状与分解的关系产生重要影响。
▉ 原文信息
▉ 正文
作者在温带和亚热带森林中,选取了30种与AM和ECM真菌有关的树种,并对根系形态和化学性状对分解的控制作用进行了深入的研究。在实验室条件下,对30种树种的吸收根进行了12周的分解研究。
表1:30种树种经12周培养后的质量损失及吸收根的性状和关键比率
三种吸收根性状在30个物种间存在较大差异(表1)。在形态性状、C相关性状和营养相关性状上,比根长(SRL)、半纤维素浓度和镁(Mg)浓度变异最大。
图1 30种木本植物吸收根的直径(a)和培养12周后吸收根的质量损(b)。
通过对AM或ECM真菌宿主植物根分解的研究,作者发现菌根类型介导了根系分解与化学性状之间的关系,其中营养相关的性状(如Mg和钙(Ca))与ECM物种相关,C相关性状(如酸不可水解残基(AUR))与AM物种相关(图2)。
当区分种子植物的类型时,作者研究发现,对于ECM物种的裸子植物和被子植物而言,Mg和Ca浓度与吸收性根的质量损失(ML)一直保持着显著负的关系。然而,仅对于ECM被子植物,根直径与ML呈负相关,与Mg呈正相关(图3)。
在两种环境条件下,根系分解均与根系养分经济,即,氮(N)和磷(P)有关,温带树种根系P含量与根系分解呈正相关,而这种现象在亚热带树种并不显著,而在亚热带而非温带森林中,根直径与根分解密切相关(图4),形态根的特征不能预测温带森林的根分解。与形态性状相比,C相关和养分相关性状对根系分解有显著的预测作用(图5)。
▉ 结论
C相关性状(AUR和纤维素浓度)主要控制AM物种的根分解,而营养相关性状(Mg浓度)则主要控制ECM物种的根分解。AM树种中,较粗的吸收根具有较低的AUR组分,分解更快;而在ECM被子树种中,较粗的吸收根具有较高的Mg含量,分解更慢。两种森林中根的分解与根的养分经济相关,而根的直径-分解协调仅出现在亚热带的森林中,在该区域中根的直径和分解表现出相似的物种间差异。作者的研究表明,菌根类型和生境影响根性状-分解关系,根部直径可以预测分解,但AM和ECM物种的形成机理相反。
研究方向:全球变化生物学、土壤生态学、生物地球化学
相关链接
欢迎关注“Wiley生态环境”微信公众号
EcologyChina@wiley.com