菌根類型調控亞熱帶森林多樣性與生產力關系的新機制

　　生物多樣性與生態系統生產力之間的關系是生態學研究的核心問題之一，養分供應是生產力維持的基礎，但多數研究并未充分考慮植物養分獲取策略對多樣性-生產力關系的影響。在長期進化過程中，約85%的維管植物與菌根真菌形成共生關系，菌根共生是植物提高養分吸收效率的重要策略。養分重吸收和凋落物分解為植物提供了年需求約90%的氮和磷。探討不同菌根共生系統如何調控森林中共存樹種的養分獲取策略，從而影響森林群落動態，有望為解析生物多樣性與生產力間的關系提供新視角。

　　中科院植物所研究員劉玲莉研究組與北卡州立大學、佐治亞理工大學等合作，依托我國亞熱帶大型森林生物多樣性的控制實驗平臺（BEF-China），研究了在不同多樣性梯度下，叢枝菌根（AM）樹種和外生菌根（EcM）樹種如何調節養分獲取策略，進而影響生態系統生產力。科研人員發現，AM樹種具較高的養分重吸收效率和較低的菌根真菌相對豐度。隨著樹種多樣性的增加，AM樹種養分重吸收效率和凋落物分解速率均顯著上升；而EcM樹種的凋落物分解速率雖然上升，但養分重吸收效率卻出現下降；這表明在多樣性較高的森林群落中，AM樹種具更強的養分獲取能力，這種養分策略的差異使得EcM樹種的凈初級生產力隨多樣性上升迅速下降，而AM樹種的凈初級生產力快速增加，最終AM樹種在高多樣性樣方中占據絕對優勢。

　　對土壤微生物群落的分析還發現，EcM純林的優勢真菌群落為共生真菌，而AM純林的優勢真菌群落為腐生真菌和病原性真菌。隨著樹種多樣性的增加，傘菌綱（大部分是EcM真菌）的相對豐度下降，從而降低EcM樹種的養分獲取能力；且隨著AM樹種豐度的增加，混交林中EcM菌根網絡的形成受到阻礙，同樣也削弱了EcM菌根的養分吸收優勢。進一步證明，隨著多樣性的上升，微生物群落的變化導致EcM樹種的養分獲取能力下降，從而降低其在高多樣性亞熱帶森林中的競爭能力。

　　該研究提出了一種新機制，即在高多樣性的亞熱帶森林中，AM樹種具比EcM樹種更優化的養分獲取策略，從而能夠在混交林中占據優勢地位。這對于預測亞熱帶和熱帶地區森林生態系統的種群動態和對全球變化的響應頗具意義，也為高產混交林造林樹種的選擇提供了理論依據。

　　該研究成果于1月18日作為封面文章，發表在《科學進展》Science Advances上。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項“美麗中國生態文明建設科技工程”項目、國家自然科學基金國家杰出青年科學基金項目和面上項目等的支持。