长期集约经营对毛竹林土壤丛枝菌根真菌碳汇功能的影响及其机理研究

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are ubiquitous in terrestrial ecosystems and play key roles in soil carbon cycling. However, those roles could often be affected by anthropogenic activities. In the past two decades, intensive management has been widely applied to improve the economic benefits of Moso bamboo forest, but the long-term effect of intensive management on AMF related soil carbon processes and its mechanisms have not been well studied yet. Therefore, base on the Moso bamboo forests with different intensive management history, this project is proposed (1) to evaluate AMF biomass and its contribution to soil carbon pool, and to investigate the response of AMF to intensive management and its relationship with soil aggregation; (2) to reveal the varying pattern of AMF mycelium respiration among Moso bamboo forest with different intensive management history, and to study the effect of intensive management on AMF mediated litter decomposition using soil microcosmos systems. This project also aims to find out the key factors that affect carbon cycling function of AMF, and to explore the underlying mechanisms. Basing on those, it is expected to establish a theoretical framework for regulating AMF carbon cycling function under intensive managed Moso bamboo forest ecosystem, which could provide useful guidance for improving carbon sequestration ability of Moso bamboo forest ecosystem and mitigating global climate change.

丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌在陆地生态系统中广泛分布且发挥着重要的碳汇功能，而人为活动则是影响陆地生态系统AM真菌碳汇功能的重要因素之一。集约经营显著提高了毛竹林经济效益，但长期集约经营对毛竹林AM真菌碳汇功能的影响及其调控机理尚缺乏系统研究。本项目针对不同集约经营历史毛竹林，（1）通过野外调查采样，估算AM真菌生物量及其对土壤碳库的贡献，阐明集约经营对AM真菌碳库贡献率的影响机理；研究AM真菌对集约经营的响应特征及其与土壤团聚体碳库的关系，揭示其关键影响因子；（2）利用土壤微宇宙系统，揭示集约经营过程中AM真菌菌丝呼吸量的演变趋势，解析其主控因子；阐明长期集约经营对AM真菌介导的凋落物分解过程的影响及其内在机制。通过项目实施可望构建集约经营毛竹林AM真菌碳汇功能调控理论框架，为合理经营毛竹林、提升毛竹林碳汇功能、减缓全球气候变化提供科学依据。

近年来，毛竹林集约经营在增加经济效益的同时所产生的生态环境问题引起广泛关注。丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌是植物与土壤、微生物之间的桥梁，生态环境的变化对其碳循环功能具有重要影响。然而以林下清耕和大量施肥为代表的集约经营措施对AM真菌介导的土壤碳循环的影响，以及其关键控制因子，目前还知之甚少。.（1）不同集约经营年限毛竹林土壤AM真菌群落分析结果表明，土壤AMF生物量(以中性脂肪脂肪酸表示)和总GRSP含量都随着集约经营时间的延长而显着降低（P<0.05）。集约经营显著改变了土壤AMF群落组成（P<0.05）。集约化经营15年后，竹林土壤大团聚体(>250 μm)的比例下降了20-29%。.（2）在粗放和集约经营毛竹林中，利用原位微宇宙系统将细根和AM真菌进行区分，研究毛竹林土壤AM真菌对土壤微生物碳循环功能的影响及其机理。结果表明，不同经营强度和分室处理均影响了毛竹林多种土壤酶活性。分室处理对AM真菌基因丰度影响显著（P<0.01），经营强度不同致使土壤细菌和真菌群落结构差异显著（P<0.001）。竹林土壤CO2排放通量呈现出冬季较低夏季较高的规律，且与土壤温度显著相关（P<0.01），集约经营之后AM真菌菌丝呼吸年均贡献率显著上升（P<0.05）。.（3）在微宇宙系统中布置凋落物降解试验，探究AM真菌-菌丝际微生物对凋落物分解的影响机制。结果表明，经营方式对土壤胞外酶的活性具有显著性影响（P<0.05），土壤pH和有机碳是影响胞外酶活性的关键因子（P<0.05）。经营方式显著影响土壤菌丝际细菌和真菌群落结构（P<0.05），其中pH和碱解氮是细菌群落结构变异贡献显著的土壤因子（P<0.05）。.综上，本项目研究表明，（1）长期集约经营引起的丛枝菌根真菌丰度和群落组成的变化导致毛竹林大土壤团聚体降低；（2）集约经营通过改变不同分室处理土壤理化性质使得AM真菌生物量发生改变，增加了AM真菌菌丝呼吸贡献率；（3）AM真菌通过改变土壤胞外酶活性和土壤菌丝际细菌和真菌的群落结构影响凋落物分解。