成都生物所在亚高山森林主要树种共存机制研究中取得系列进展

　　

 物种共存是生物多样性维持的基础，也是生态学研究的重点之一。植物相互作用（Plant-plant interactions）是物种共存情景下的普遍现象，是影响植物生长、群落物种组成、结构和生态系统功能的重要因素。相比植物地上部分，地下部分由于其不可见性和技术手段限制，其研究相对滞后。根系作为植物营养和水分吸收的关键器官，植物可以通过调节根系性状响应邻体植物，进而影响植物相互作用。同时，地下具有复杂的根系、异质性的土壤资源及丰富的微生物群落，是植物根系-土壤-微生物互作系统。 

 为从地下生态学的角度，揭示植物相互作用对物种共存的维持机制，中国科学院成都生物研究所地表过程与生态系统管理项目组博士生胡雪凤、李琬婷等在尹春英研究员的指导下，以川西亚高山森林主要优势树种粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究对象，通过控制试验，采用单独种植，种内互作和种间互作3种共存模式，阐述了两树种在不同共存模式下对植物相互作用的响应，并从根系形态、结构、化学、生理及生物学等特征解释了植物相互作用的机理。结果表明：短期的植物相互作用不影响两树种的根系形态、结构及生物特征，但显著改变了根系化学及生理特征。种内共存情景下，云杉根系活力和根系硝酸活性均显著降低，阻碍了限制资源的获取和利用，从而导致生物量积累的下降，而种内共存对冷杉的生长无显著影响。种间共存情景下，正向的根际效应和根系生理调节促进了冷杉生物量累积。总之，根系生理变化可解释短期植物相互作用对植物生长的影响。该成果以“Root physiological responses can explain the effects of short-term plant-plant interactions on growth of two subalpine coniferous species”为题发表于Canadian Journal of Forest Research。 

 植物地下相互作用还受到土壤养分有效性和微生物过程的影响。通过对两树种在不同共存模式下的土壤微生物群落及酶活性的研究发现：真菌群落组成具有树种特异性，且真菌比细菌对植物相互作用更为敏感。与单独种植相比，种内和种间共存显著改变了土壤真菌的群落组成和结构，尤其是外生菌根真菌。在云杉种内共存及两树种种间共存模式下，外生菌根真菌Inocybe和Trichophaea的相对丰度增加。真菌群落的变化与土壤NO₃^--N含量、TN含量、pH和βG酶活性相关。植物相互作用对土壤微生物和酶活性的影响因物种和互作模式而异。该成果以“Soil fungi are more sensitive than bacteria to short-term plant interactions of Picea asperata and Abies faxoniana”为题发表于European Journal of Soil Biology。 

 该研究得到了国家自然科学基金（No. 32071500）和四川省应用基础项目（No. 2020YJ0201）等支持。 

 原文链接1 

 原文链接2 

 图1 植物相互作用下云杉、冷杉总生物量与根系特征主成分的关系 

 图2 植物相互作用对云杉、冷杉的综合影响 

　　图 3云杉、冷杉单独种植下细菌（a）和真菌（b）群落结构及植物相互作用下细菌（c）和真菌（d）群落结构的PCoA分析 

 图4 不同共存模式中云杉、冷杉土壤真菌群落的分类组成