科研進(jìn)展
西北研究院在養(yǎng)分添加對(duì)真菌群落多樣性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響研究方面取得新進(jìn)展
近幾十年來(lái)，與化石燃料燃燒和農(nóng)業(yè)施肥相關(guān)的人類(lèi)活動(dòng)顯著增加了陸地生態(tài)系統(tǒng)中的氮、磷和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入。預(yù)計(jì)未來(lái)幾十年全球氮沉積量將比目前高1-3倍。磷沉降量在過(guò)去20年中增加了44.4%，特別是亞洲和歐洲地區(qū)。
盡管氮和磷的添加已被充分證明可以緩解養(yǎng)分限制并提高植被生產(chǎn)力，但越來(lái)越多的研究指出養(yǎng)分富集會(huì)加劇光競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致植物多樣性持續(xù)喪失并改變植物群落組成，并對(duì)地下生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能構(gòu)成嚴(yán)重威脅。然而，目前半干旱草地土壤真菌群落多樣性和網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)氮和磷添加的響應(yīng)在很大程度上仍屬未知。
基于此，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院科研人員在我國(guó)北方半干旱草地進(jìn)行了為期九年的養(yǎng)分添加試驗(yàn)，探究了氮磷添加對(duì)草地土壤真菌群落多樣性、組成、功能群和共生網(wǎng)絡(luò)的影響。
研究發(fā)現(xiàn)，氮添加顯著降低了真菌多樣性并改變其群落組成，而磷添加則沒(méi)有顯著影響（圖1）。網(wǎng)絡(luò)分析表明，氮添加會(huì)破壞真菌網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和穩(wěn)定性，而磷添加則略微增加了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性。此外，氮與磷交互作用表明，磷添加減輕了氮添加對(duì)真菌網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和穩(wěn)定性的負(fù)面影響（圖2）。結(jié)構(gòu)方程模型表明，養(yǎng)分添加直接或間接通過(guò)引起植物豐富度喪失和多年生草本生物量增加改變真菌群落結(jié)構(gòu)（圖3）。
本研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了與磷添加相比，氮添加對(duì)土壤真菌群落表現(xiàn)出明顯的負(fù)面影響，而且養(yǎng)分沉降背景下植物功能群的變化對(duì)于塑造半干旱草地土壤真菌群落結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。
該成果以Nutrients addition decreases soil fungal diversity and alters fungal guilds and co-occurrence networks in a semi-arid grassland in northern China為題，發(fā)表于Science of the Total Environment期刊上。
西北研究院博士后楊紅玲為論文第一作者，西北研究院李玉霖研究員和蘇永中研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大項(xiàng)目和甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172100
圖1 氮和磷添加對(duì)優(yōu)勢(shì)真菌類(lèi)群相對(duì)豐度 (a)、真菌 Chao1 豐富度 (b) 和真菌Shannon多樣性 (c) 的影響。 (a)中的黑色和紅色*分別表示氮添加和磷添加的影響。 (b,c) 中的 N、P 和 N × P 顯示了氮添加和磷添加及其交互作用對(duì)真菌群落多樣性的影響。
圖2 CK(a)、N添加(b)、P添加(c)和N × P添加(d)處理下的真菌共現(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)。僅顯著相關(guān)（|ρ| > 0.80；P < 0.01）的節(jié)點(diǎn)（屬）被連接（邊）。節(jié)點(diǎn)大小與度成正比。圖中所標(biāo)識(shí)的屬代表關(guān)鍵類(lèi)群。
圖3 結(jié)構(gòu)方程模型描述了氮添加和磷添加對(duì)真菌群落結(jié)構(gòu)的直接和間接影響
