养分添加对半干旱草地土壤真菌群落多样性和网络结构的影响方面取得新进展

作者：奈曼站   更新时间：2024-04-19

　　近几十年来，与化石燃料燃烧和农业施肥相关的人类活动显著增加了陆地生态系统中的氮、磷和其他营养物质的输入。预计未来几十年全球氮沉积量将比目前高1-3倍。磷沉降量在过去20年中增加了44.4%，特别是亚洲和欧洲地区。尽管氮和磷的添加已被充分证明可以缓解养分限制并提高植被生产力，但越来越多的研究指出养分富集会加剧光竞争，导致植物多样性持续丧失并改变植物群落组成，对地下生物多样性和生态系统功能构成严重威胁。然而，半干旱草地土壤真菌群落多样性和网络特性对氮和磷添加的响应在很大程度上是未知的。

基于此，中国科学院西北生态环境资源研究院（以下简称西北研究院）科研人员在我国北方半干旱草地进行了为期九年的养分添加试验，探究了氮磷添加对草地土壤真菌群落多样性、组成、功能群和共生网络的影响。研究发现，氮添加显著降低真菌多样性并改变其群落组成，而磷添加则没有显著影响（图1）。网络分析表明，氮添加破坏真菌网络复杂性和稳定性，而磷添加则略微增加了网络复杂性。此外，氮×磷交互作用表明，磷添加减轻了氮添加对真菌网络复杂性和稳定性的负面影响（图2）。结构方程模型表明，养分添加直接或间接通过引起植物丰富度丧失和多年生草本生物量增加改变真菌群落结构（图3）。本研究结果强调了与磷添加相比，氮添加对土壤真菌群落表现出明显的负面影响，而且养分沉降背景下植物功能群的变化对于塑造半干旱草地土壤真菌群落结构至关重要。

该成果以Nutrients addition decreases soil fungal diversity and alters fungal guilds and co-occurrence networks in a semi-arid grassland in northern China 为题，发表于Science of the Total Environment 期刊上。西北研究院博士后杨红玲为论文第一作者，李玉霖研究员和苏永中研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目(32071845)，内蒙古自治区科技重大项目(2021ZD001505)和甘肃省自然科学基金项目(23JRRA572)资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172100

图1 氮和磷添加对优势真菌类群相对丰度 (a)、真菌 Chao1 丰富度 (b) 和真菌Shannon多样性 (c) 的影响。 (a)中的黑色和红色*分别表示氮添加和磷添加的影响。 (b, c) 中的 N、P 和 N × P 显示了氮添加和磷添加及其交互作用对真菌群落多样性的影响。

图2 CK(a)、N添加(b)、P添加(c)和N × P添加(d)处理下的真菌共现性网络。仅显著相关（|ρ| > 0.80；P < 0.01）的节点（属）被连接（边）。节点大小与度成正比。图中所标识的属代表关键类群。

图3 结构方程模型描述了氮添加和磷添加对真菌群落结构的直接和间接影响。