廬山日本柳杉林地下菌根真菌群落對(duì)毛竹擴(kuò)張和林窗形成的響應(yīng)

廬山日本柳杉林地下菌根真菌群落對(duì)毛竹擴(kuò)張和林窗形成的響應(yīng)日本柳杉(Cryptomeriajaponica)是廬山重要的森林植被類型,也是廬山主要的造林樹種之一,具有很高的觀賞和生態(tài)價(jià)值。由于歷史原因,廬山50年代營(yíng)造的日本柳杉多為純林,隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸受到外界因素(生物因素如毛竹(Phyllostachysheterocycla‘Pubescens’)擴(kuò)張;非生物因素如林窗形成)的干擾,景觀出現(xiàn)了斑塊化趨勢(shì)。因此研究廬山日本柳杉純林對(duì)外界干擾的響應(yīng),對(duì)于了解廬山自然保護(hù)區(qū)森林景觀形成、維護(hù)日本柳杉景觀完整性具有重要生態(tài)學(xué)意義。在這一過(guò)程中,地下微生物可能扮演著重要角色。叢枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizalfungi;AMF)作為一類與植物生長(zhǎng)有著密切關(guān)系的功能性微生物,在植物的養(yǎng)分吸收、抗性形成等方面具有重要作用。本研究采用454高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)廬山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)日本柳杉純林在遭受毛竹擴(kuò)張和林窗干擾情況下土壤AM真菌群落的變化進(jìn)行了系統(tǒng)研究,其中毛竹擴(kuò)張?jiān)囼?yàn)設(shè)置毛竹純林、毛竹-日本柳杉交錯(cuò)帶、日本柳杉純林三種處理,并設(shè)置一塊人工砍伐毛竹樣地作為人工干預(yù)對(duì)照;林窗試驗(yàn)設(shè)置日本柳杉純林對(duì)照和林窗處理。主要研究結(jié)果如下:在毛竹向日本柳杉純林?jǐn)U張的過(guò)程中,土壤0~10和10~20cm層檢測(cè)到的OTU(Operationaltaxonomicunit;操作分類單元)數(shù)量由柳杉純林的63和59分別增至毛竹純林的74和72,土壤AM真菌群落的物種豐富度顯著升高。Shannon-Wiener、Simpson、Evenness等多樣性相關(guān)指數(shù)也有所提高,且在交錯(cuò)帶提高更明顯。毛竹林土壤較高的AM真菌群落豐富度和多樣性水平可能是毛竹向日本柳杉勝利擴(kuò)張的主要原因。毛竹擴(kuò)張后土壤AM真菌群落組成也發(fā)生了變化,主要表現(xiàn)為Glomerales-uncultured(球囊霉目)相對(duì)豐度的下降和Rhizophagus屬(根內(nèi)球囊霉屬)相對(duì)豐度的升高,這可能與毛竹自身的根系形態(tài)特點(diǎn)及分泌物組成有關(guān),這種群落變化可能伴隨著土壤AM真菌群落的功能性改變。通過(guò)人工砍伐毛竹對(duì)照,我們發(fā)現(xiàn)將入侵至日本柳杉林中的毛竹除去,會(huì)使土壤AM真菌群落的豐富度、多樣性水平以及組成呈現(xiàn)出向未侵入時(shí)狀態(tài)變化的趨勢(shì),這從另一個(gè)方面表明這種土壤AM真菌群落變化是由毛竹擴(kuò)張所引起的。林窗形成會(huì)造成土壤AM真菌群落的豐富度水平下降,土壤0~10和10~20cm層檢測(cè)到的OTU數(shù)量從郁閉林分中的57和60下降至林窗中的46和42。Shannon-Wiener、Simpson、Evenness等多樣性相關(guān)指數(shù)均出現(xiàn)顯著下降。我們的研究結(jié)果表明廬山日本柳杉林窗中土壤AM真菌的多樣性水平與地表植物的多樣性水平并沒(méi)有明顯的正相關(guān)關(guān)系,這可能與不同植物根系分泌物種類及數(shù)量不同有關(guān)。柳杉純林0~10cm土層AM真菌群落的豐富度和多樣性水平低于10~20cm土層,而在林窗中則呈現(xiàn)相反的趨勢(shì),這可能與群落優(yōu)勢(shì)植物根系分布深度不同有關(guān)。柳杉純林土壤中Glomerales-uncultured是最主要的AM真菌類群,其相對(duì)豐度在0~10和10~20cm土層中分別達(dá)到49.1%和58.0%,而林窗土壤中最主要的AMF類群是Archaeosporales(原囊霉目),這可能是與Arc