常绿阔叶林菌根资源及其对土壤碳动态的影响

Mycorrhizae are symbiotic association between plant roots and mycorrhizal fungi in which the plant gains nutrients from the fungus in return for carbonhydrates. Mycorrhizal fungi traits enable them to regulate soil carbon storage by direct and indirect influences on soil carbon cycling. However, great disagreement exists on whether mycorrhizae enhance ecosystem carbon storage because of lacking studies at ecosystem level. The primary aim of this project is to reveal the mechanism of mycorrhizal fungi regulate soil carbon process in forest ecosystem and possible response to regional environmental changes by carry out carbon flux research in the plant-mycorrhizae-soil-atmospheric interface at ecosystem scale. In situ experiments on mycorrhizae diversity, biomass, turnover rate, and respiration will be conducted in forests from natural stand and in nitrogen deposition and soil acidification experimental sites. Mechanism of mycorrhizal fungi accommodates soil carbon dynamics will be analyzed synthetically with ecosystem carbon allocation regime. Impact of soil acidification and nitrogen deposition on mycorrhizae will be studied by comparing mycelium biomass, respiration, soil aggregation stability, and microbe diversity in control experiments. The potential influence of human induced environmental stress (soil acidification and nitrogen deposition) on carbon cycling via altering mycorrhizae activities will therefore be analyzed. This project will enhanced currently knowledge on mycorrhizae diversity in subtropical broadleaved forests which is barely known. It will also provide first hand information on the contribution of mycorrhizae to soil carbon dynamics based on field study at ecosystem level. Such information will also refine knowledge on mycorrhizal traits affect soil carbon sequestration and feedback to environmental changes.

陆地生态系统中，植物光合作用固定的碳与土壤养分通过菌根共生体进行频繁的交换。然而，由于生态系统尺度上关于菌根与碳动态的研究相对缺乏，当前学术界对菌根是否促进土壤碳累积尚存在较大争议。针对这一事实，本项目选择亚热带常绿阔叶林及其演替系列为研究对象，围绕"菌根资源对土壤碳动态的影响及其对环境因子的响应"的核心问题，通过自然林和实验林内的对比研究，试图从生态系统水平对菌根资源状况进行量化评估，在定量研究植物-菌根-土壤-大气碳输入、输出通量的基础上对生态系统碳动态进行整合分析。项目的根本目的在于弄清亚热带常绿阔叶林菌根资源及其随森林演替的分异特征；揭示菌根对土壤碳动态与碳固持的影响机理；阐明区域酸沉降对菌根的影响，以及由菌根资源变化对生态系统碳循环的反馈效应。研究结果将为深入探讨全球变化背景下常绿阔叶林生态系统固碳调控机制提供科学依据，也将为研究菌根对生物地球化学循环的影响提供新的方法体系。

陆地生态系统中，植物光合作用固定的碳与土壤养分通过菌根共生体进行频繁的交换。然而，由于生态系统尺度上关于菌根与碳动态的研究相对缺乏，当前学术界对菌根是否促进土壤碳累积尚存在较大争议。针对这一事实，项目选择亚热带常绿阔叶林及其演替系列为研究对象，围绕“菌根资源对土壤碳动态的影响及其对环境因子的响应”的核心问题，通过对常绿阔叶林及其演替系列森林的研究，项目从生态系统水平对菌根资源状况进行了量化评估，在定量研究植物-菌根-土壤-大气碳输入、输出通量的基础上对生态系统碳动态进行整合分析。项目弄清了亚热带常绿阔叶林菌根资源及其随森林演替的分异特征；从直接和间接的途径阐释了菌根对土壤碳动态与碳固持的影响机理；借助CO2浓度上升、氮沉降等试验平台，研究菌根动态及其对土壤碳的影响，阐明区域环境变化对菌根生态功能的影响，以及由菌根资源变化对生态系统碳循环的反馈效应。 项目从宏观生态学角度出发，结合菌根研究的传统方法提出了量化评估森林生态系统菌根资源的方法。 项目将生态系统碳分配与菌根碳收支结合，估算菌根真菌碳收支并在野外研究的基础上量化其对土壤碳固持的直接影响，发现菌根真菌本身通过生物量对土壤碳累积的贡献不大，但通过惰性结构和对土壤有机碳形成物理保护的形式间接地促进土壤碳累积。项目对球囊霉素相关蛋白的研究为森林生态系统中研究菌根生态功能瓶颈提供了新思路。发现GRSP可以作为环境变化下土壤有机碳变化的指示器。项目获得了常绿阔叶林森林菌根资源分布、碳收支等大量基础数据，为深入研究森林生态系统碳循环的微生物调节机制提供依据，为森林生态系统菌根研究提供了新的着力点。项目执行期间，发表研究论文5篇，包括SCI收录期刊论文1篇；培养研究生5名。