模擬氮沉降增加對(duì)長(zhǎng)白山紅松和水曲柳菌根真菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響

郭偉，耿珍珍，陳朝，李晴，楊顏熙，申思，金大明，王存國(guó)

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110161

在全球范圍內(nèi)，菌根真菌與90%以上的植物根系形成互惠共生體（Bonfante et al.，2010），以促進(jìn)植物對(duì)水分以及氮（N）和磷（P）等養(yǎng)分的吸收（Lehto et al.，2011）。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，龐大的菌絲網(wǎng)絡(luò)將樹(shù)木聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行物質(zhì)交換、能量流動(dòng)和信息傳遞（Wagg et al.，2011）。因此，菌根真菌對(duì)維持森林生物多樣性和調(diào)節(jié)森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)等方面具有重要的意義（劉潤(rùn)進(jìn)等，2007）。根據(jù)菌根真菌的菌絲是否侵入植物根系皮層細(xì)胞內(nèi)（細(xì)胞壁與細(xì)胞膜之間），將菌根分為外生菌根和內(nèi)生菌根。長(zhǎng)期以來(lái)有關(guān)菌根真菌的鑒定及多樣性分析受到學(xué)者的廣泛關(guān)注（唐明等，2007；施曉峰等，2017；Yu et al.，2017）。近年來(lái)，分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展極大地促進(jìn)了菌根真菌群落結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展（Liang et al.，2008）。例如，Opik et al.（2006）對(duì)全球不同生態(tài)系統(tǒng)中植物根內(nèi)生真菌群落組成的研究表明，在 52種植物根內(nèi)共存在95種內(nèi)生菌根真菌。2015年2月國(guó)際知名期刊《New Phytologist》專輯“Ecology and evolution of mycorhizas”中多篇文章探討了森林土壤碳循環(huán)與外生菌根真菌功能性狀及群落結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系（Clemmensen et al.，2015），這將有利于通過(guò)研究植物菌根真菌群落結(jié)構(gòu)的變化探討森林生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球變化的響應(yīng)特征（Lilleskov et al.，2002）。

目前，全球大氣氮沉降的急劇上升（增速為 5 kg?hm-2?a-1）導(dǎo)致陸地生態(tài)系統(tǒng)酸化和富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)真菌結(jié)構(gòu)改變對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)功能的影響（李曉亮，2015；Vasutovaet al.，2017）。本研究依托長(zhǎng)白山野外大型氮添加平臺(tái)，選取闊葉紅松林中兩種代表樹(shù)種水曲柳（Fraxinus mandshurica）和紅松（Pinus koraiensis）作為研究對(duì)象，分別屬于內(nèi)生菌根樹(shù)種（Guo et al.，2008；孫玥等，2010）和外生菌根樹(shù)種。運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)，研究經(jīng)過(guò)6年模擬氮沉降增加后，兩樹(shù)種不同土壤層次菌根真菌群落結(jié)構(gòu)的差異及其對(duì)氮沉降增加的響應(yīng)特征，探討菌根真菌在不同菌根類型樹(shù)種響應(yīng)大氣氮沉降增加中的重要作用，以期為菌根真菌群落結(jié)構(gòu)與森林生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)聯(lián)研究提供科學(xué)依據(jù)。而驅(qū)動(dòng)生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。中國(guó)是僅次于歐洲和美國(guó)的全球第三大氮沉降區(qū)，總氮沉降量已超過(guò) 15 Tg?a-1（Liu et al.，2011），過(guò)量的 N沉降會(huì)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的健康和功能產(chǎn)生不利影響。東北森林生態(tài)系統(tǒng)是中國(guó)重要的碳匯，在吸收CO2和減緩氣候變暖方面具有重要作用（Fang et al.，2001）。長(zhǎng)白山原始闊葉紅松林生物種類繁多，是中國(guó)東北典型森林類型之一，也是全球變化的敏感區(qū)域之一。2007年長(zhǎng)白山地區(qū)的干濕氮沉降量為23 kg?hm-2?a-1，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到54 kg?hm-2?a-1（Lü et al.，2007）。因此，在當(dāng)前全球大氣氮沉降加劇的背景下，學(xué)者對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)地上部分的響應(yīng)特征進(jìn)行了深入研究，而對(duì)地下部分菌根的研究主要集中在細(xì)根的侵染狀況及菌根真菌群落多樣性等方面（Van Diepen et al.，2010）。許多生態(tài)系統(tǒng)的菌根真菌對(duì)氮沉降增加的響應(yīng)十分敏感（Talbot et al.，2008）。研究表明，氮沉降增加降低了外生真菌的豐度，改變了其群落結(jié)構(gòu)組成（Kjller et al.，2012）。然而，氮沉降增加對(duì)內(nèi)生真菌的影響存在較大的不確定性（Van Diepen et al.，2013）。

高通量測(cè)序具有速度快、準(zhǔn)確度高和深度測(cè)序等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于菌根真菌群落結(jié)構(gòu)與生態(tài)功能變化規(guī)律的研究上，從而更加深入地探討菌根

1 研究地區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究樣地位于長(zhǎng)白山原始闊葉紅松林內(nèi)定位站1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地附近（42°01'N，128°06'E，海拔768 m）。在長(zhǎng)白山地區(qū)，闊葉紅松林分布于海拔500～1100 m的玄武巖臺(tái)地上，坡度平緩、排水良好。該地區(qū)屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷漫長(zhǎng)、春秋較短、夏季氣溫較高。該地區(qū)年均溫為 3.5 ℃，最高月均溫為20.5 ℃（8月），最低月均溫為-16.5 ℃（1月）；年均降雨量為700 mm，70%～80%降雨發(fā)生在生長(zhǎng)季（5—10月）。土壤類型為在火山灰母質(zhì)上發(fā)育的暗棕壤，由于冬季寒冷，土壤季節(jié)性凍層分布很廣，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，融凍形成土壤上層滯水，導(dǎo)致土壤發(fā)生潛育化和白漿化。夏季高溫多雨，植物生長(zhǎng)繁茂，有機(jī)質(zhì)大量積累，故土壤表層覆蓋較厚的有機(jī)物。表層土壤（0～10 cm）容重為 0.35 g?cm-3，亞表層土壤（10～20 cm）容重為0. 68 g?cm-3（Yu et al.，2014）。研究區(qū)的主要喬木為紅松（P. koraiensis）、水曲柳（F. mandshurica）、紫椴（Tilia amurensis）、色木槭（Acer mono）和糠椴（Tilia mandshurica）等；主要灌木為毛榛子（Corylus mandshurica）、衛(wèi)矛（Euonymus alatus）、忍冬（Lonicera japonica）、東北山梅花（Philadelphus schrenkii）等；主要草本植物有銀蓮花（Anemone raddeana）、莎草（Cyperus microiria）、延胡索（Funaria officinalis）、山茄子（Brachybotrys paridiformis）等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)置

2009年8月，在闊葉紅松林地內(nèi)選擇地勢(shì)平坦（坡度1°～5°）的6個(gè)50 m×50 m樣方（3個(gè)施N處理，3個(gè)作為對(duì)照），任意2個(gè)樣方之間設(shè)置有不低于 20 m寬的緩沖區(qū)。本試驗(yàn)施 N水平為 50 kg?hm-2?a-1，在每年生長(zhǎng)季的 5—10月 17日前后選擇無(wú)降水的天氣噴施，每次噴施全年施N量的1/6。將用于噴施的NH4NO3溶解在40 L水中后，利用肩背式噴霧器在樣地內(nèi)來(lái)回均勻噴灑，對(duì)照樣地則噴施等量的水。

1.3 細(xì)根采集和菌根真菌群落組成分析

取樣前，在樣地外分別挖取紅松和水曲柳的根系，從與主根相連的側(cè)根上判斷取樣樹(shù)種的根系特征，對(duì)其細(xì)根的形狀、顏色和氣味等基本特征進(jìn)行識(shí)別，并保留相應(yīng)的樣品。2015年8月，在6個(gè)樣地內(nèi)，各隨機(jī)選取5個(gè)點(diǎn)，去除地表枯落物，用內(nèi)徑為5 cm的土鉆鉆取土芯，深度為20 cm，分成0～10 cm和10～20 cm兩層。將取出的5個(gè)土樣混合后輕輕裝入已編號(hào)的自封袋中，要特別注意保持根段的完整性，再裝入帶有冰塊的冷藏箱內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，洗去根段上的土壤，依據(jù)目標(biāo)樹(shù)種的細(xì)根形態(tài)特征，分別挑選出紅松和水曲柳的細(xì)根。用低溫（1～2 ℃）去離子水仔細(xì)清洗根系樣品，然后放入直徑為15 cm的裝有1 ℃去離子水的培養(yǎng)皿中。按照Pregitzer et al.（2002）分級(jí)方法，將最末端的根定義為1級(jí)根，著生于1級(jí)根上的根定義為2級(jí)根，依次類推，著生于2級(jí)根上的根為3級(jí)根。用鑷子挑選 2 g左右的 1～3級(jí)新鮮活根存于-80 ℃冰箱，用于 DNA提取。菌根真菌測(cè)序由深圳恒創(chuàng)基因科技有限公司于 Illumina MiSeq/Hiseq測(cè)序平臺(tái)上完成。PCR擴(kuò)增選取的是ITS的通用引物ITS1和ITS2（White et al.，1990）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

不同樹(shù)種間菌根真菌群落結(jié)構(gòu)的差異運(yùn)用R軟件進(jìn)行主坐標(biāo)分析（PCoA）；QIIME軟件包進(jìn)行4種多樣性指數(shù)（Observed-species、Chao、Shannon、PD-whole-tree）的計(jì)算；選取KRONA軟件關(guān)注屬的 OTU進(jìn)行樣本內(nèi)和樣本間的系統(tǒng)進(jìn)化及相對(duì)豐度比較分析；采用t檢驗(yàn)比較不同處理、土壤層次菌根真菌多樣性指數(shù)的差異（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌根真菌測(cè)序鑒定結(jié)果及分析

在門(mén)水平上，擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota）相對(duì)豐度高達(dá)68.95%；子囊菌門(mén)（Ascomycota）相對(duì)豐度為31.05%，其他還包括壺菌門(mén)（Chytridiomycota）、球囊菌門(mén)（Glomeromycota）、接合菌門(mén)（Zygomycota）和Rozellomycota（圖1、圖2）。

在屬的水平上，粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）相對(duì)豐度最高，為 25.25%，其次是紅菇屬（Russula），為21.10%，乳牛肝菌屬（Suillus）相對(duì)豐度為13.20%，Scopuloides和棉革菌屬（Tomentella）相對(duì)豐度相似分別為8.41%和8.30%，微皮傘屬（Marasmiellus）、絲蓋傘屬（Inocybe）和蠟殼菌屬（Sebacina）相對(duì)豐度分別為5.53%、4.92%和4.24%（圖1）。

2.2 不同樹(shù)種菌根真菌群落結(jié)構(gòu)的差異

紅松（PK）和水曲柳（FM）菌根真菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異（圖 2）。主坐標(biāo)分析結(jié)果表明，第1和2主成分分別占總變異的16.79%和13.83%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為30.62%。水曲柳位于第3象限，施N后與第1主成分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。紅松位于第1和4象限，施N后分別與第1和2主成分呈正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明兩樹(shù)種菌根真菌群落結(jié)構(gòu)相似性較低，且紅松菌根真菌群落內(nèi)部變異較大。施N增加了水曲柳和紅松之間菌根群落結(jié)構(gòu)的差異（圖2）。

圖2 水曲柳和紅松菌根真菌群落結(jié)構(gòu)的主坐標(biāo)分析Fig. 2 Principal co-ordinates analysis (PCoA) of mycorrhizal fungi community structure of F. mandshurica and P. koraiensis

圖1 紅松和水曲柳菌根真菌群落組成Fig. 1 Mycorrhizal fungi community composition of P. koaiensis and F. mandshurica

2.3 施N對(duì)紅松菌根真菌群落結(jié)構(gòu)的影響

施 N顯著影響不同土壤層紅松菌根真菌群落的物種組成和豐度（圖 3、圖 4）。與對(duì)照相比，施 N 降低了 0～10 cm 土壤層擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota）和接合菌門(mén)（Zygomycota）的豐度，提高了子囊菌門(mén)（Ascomycota）的豐度（圖3），并且降低了紅松菌根真菌屬的數(shù)量（施氮前后分別為121、96）。對(duì)照樣地0～10 cm土壤層紅松菌根真菌豐度較高的屬分別是粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）、棉革菌屬（Tomentella）和絲蓋傘屬（Inocybe）等，而施N提高了紅菇屬（Russula）的豐度，降低了粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）的豐度（圖3）。

圖3 施N對(duì)水曲柳和紅松菌根真菌門(mén)水平上豐度的影響Fig. 3 Effects of nitrogen addition on mycorrhizal fungi relative abundance of F.mandshurica and P.koraiensis at phylum level n=3，下同 n=3, the same below

圖4 施N對(duì)水曲柳和紅松菌根真菌屬水平上豐度的影響Fig. 4 Effects of nitrogen addition on mycorrhizal fungi relative abundance of F. mandshurica and P. koraiensis at genus level

對(duì)于10～20 cm土壤層，施N提高了子囊菌門(mén)（Ascomycota）和接合菌門(mén)（Zygomycota）的豐度，降低了Rozellomycota和球囊菌門(mén)（Glomeromycota）的豐度（圖3）。與對(duì)照相比，施N對(duì)紅松菌根真菌屬的數(shù)量影響較?。ㄊ┑昂蠓謩e為140、138）。對(duì)照樣地豐度較高的屬分別是革菌屬（Tomentella）、紅菇屬（Russula）和粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）等，施 N提高了革菌屬（Tomentella）、粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）和乳牛肝菌屬（Suillus）等屬的豐度，降低了紅菇屬（Russula）的豐度（圖4）。

施 N對(duì)不同土壤層紅松菌根真菌多樣性的影響不同（圖5）。對(duì)照和施N樣地0～10 cm土壤層紅松菌根真菌多樣性和均勻度無(wú)顯著差別，其Shannon指數(shù)的變化范圍分別為2.5～4.2和3.2～5.0；Observed-species指數(shù)分別為 150～250和 170～280；PD-whole-tree指數(shù)分別為 45～85和 68～100；Chao1指數(shù)分別為160～250和165～300。但是施N顯著增加了 10～20 cm 土壤層紅松菌根真菌的多樣性，Shannon、Observed-species和PD-whole-tree指數(shù)平均值分別提高了1.5、1.4和1.4倍（圖5）。

2.4 施N對(duì)水曲柳菌根真菌群落結(jié)構(gòu)的影響

施N顯著影響了不同土壤層水曲柳菌根真菌群落組成和豐度（圖3、圖4）。與對(duì)照相比，施N降低了0～10 cm土壤層子囊菌門(mén)（Ascomycota）、壺菌門(mén)（Chytridiomycota）和 Rozellomycota等的豐度，提高了擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota）和球囊菌門(mén)（Glomeromycota）的豐度（圖3）。施N降低了水曲柳菌根真菌屬的數(shù)量（施氮前后分別為190、130）。對(duì)照樣地0～10 cm土壤層水曲柳菌根真菌豐度較高的屬分別是粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）、紅菇屬（Russula）和蠟殼菌屬（Sebacina）等，而施N提高了微皮傘屬（Marasmiellus）、紅菇屬（Russula）和 Scopuloides等屬的豐度，降低了粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）、棉革菌屬（Tomentella）和Veronaea等屬的豐度（圖4）。

對(duì)于10～20 cm土壤層，施N提高了水曲柳菌根真菌擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota）、接合菌門(mén)（Zygomycota）和球囊菌門(mén)（Glomeromycota）的豐度，降低了子囊菌門(mén)（Ascomycota）和Rozellomycota的豐度（圖3）。與對(duì)照相比，施N對(duì)水曲柳菌根真菌屬的數(shù)量影響較?。ㄊ┑昂蠓謩e為157、160）。對(duì)照樣地豐度較高的屬分別是粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）、紅菇屬（Russula）和絲蓋傘屬（Inocybe）等，而施 N提高了微皮傘屬（Marasmiellus）和Scopuloides等屬的豐度，降低了紅菇屬（Russula）、棉革菌屬（Tomentella）和絲蓋傘屬（Inocybe）等屬的豐度（圖4）。

本研究結(jié)果表明，施N使0～10 cm和10～20 cm土壤層水曲柳菌根真菌多樣性顯著增加（圖 5）。在0～10 cm土壤層，Shannon、Observed-species和PD-whole-tree指數(shù)平均值分別提高了1.4、1.6和2.5倍；在10～20 cm土壤層，各指數(shù)平均值分別提高了1.6、1.4和1.7倍。

3 討論

3.1 紅松和水曲柳菌根真菌群落物種組成對(duì)施 N的響應(yīng)

圖5 施N對(duì)水曲柳和紅松菌根真菌多樣性的影響Fig. 5 Effects of nitrogen addition on mycorrhizal fungi diversity of F. mandshurica and P. koraiensis

本研究發(fā)現(xiàn)紅松和水曲柳菌根真菌主要由外生菌根真菌的擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota）和子囊菌門(mén)（Ascomycota）組成，而內(nèi)生菌根真菌的球囊菌門(mén)（Glomeromycota）較少（圖 1、3）。圖力古爾等（2010）對(duì)長(zhǎng)白山闊葉紅松林大型真菌多樣性的研究也表明，外生菌根真菌占據(jù)較高比例。兩樹(shù)種菌根真菌群落中的常見(jiàn)屬主要有微皮傘屬（Marasmiellus）、紅菇屬（Russula）、Scopuloides、絲蓋傘屬（Inocybe）、蠟殼菌屬（Sebacina）、小菇屬（Mycena）和乳菇屬（Lactarius）等；優(yōu)勢(shì)屬包括粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）、紅菇屬（Russula）和乳牛肝菌屬（Suillus）。粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）是本研究豐度最高的屬，在菌根真菌群落中占主導(dǎo)地位（He et al.，2016），其物種分布廣泛，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（徐燦，2017）。王薇等（2015）研究長(zhǎng)白山闊葉林、針闊混交林、針葉林、亞高山岳樺林和高山苔原5種主要植被類型中闊葉紅松林的大型真菌優(yōu)勢(shì)屬，發(fā)現(xiàn)乳菇屬（Lactarius）是5個(gè)主要植被區(qū)均存在的優(yōu)勢(shì)屬。本研究在紅松和水曲柳細(xì)根中均發(fā)現(xiàn)了粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）、紅菇屬（Russula）和絲蓋傘屬（Inocybe）等屬，表明這些屬的菌根真菌可能與不同樹(shù)種形成共生關(guān)系，從而在不同樹(shù)種之間形成菌絲網(wǎng)絡(luò)。紅菇屬（Russula）不僅與不同樹(shù)種的根系共生形成菌根（周瑋等，2014），而且具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，姜清彬等（2016）發(fā)現(xiàn)紅菇屬（Russula）7個(gè)菌株可以促進(jìn)馬尾松（Pinus massoniana）苗木生長(zhǎng)。另外，本研究發(fā)現(xiàn)乳菇屬（Lactarius）只存在紅松細(xì)根中，蠟殼菌屬（Sebacina）、小菇屬（Mycena）只存在水曲柳細(xì)根中，這表明不同樹(shù)種菌根真菌群落都有各自的特有組分，菌根真菌與宿主植物之間存在專一性，其分布受不同樹(shù)種的生物學(xué)特性的影響（Bullock，2006）。

本研究結(jié)果表明，紅松和水曲柳菌根真菌群落中不同屬及同一屬的菌根真菌對(duì)施 N的響應(yīng)不同（圖3）。6年施N后，無(wú)機(jī)N利用率較高的紅松和水曲柳菌根真菌，如 Piloderma、乳牛肝菌屬（Suillus）豐度增加，而 Auricularia、Athelopsis、Membranomyces等豐度急劇下降，這表明土壤N有效性可能對(duì)不同屬的菌根真菌產(chǎn)生明顯的選擇性影響（Egerton-Warburton et al.，2000）。施N后蠟殼菌屬（Sebacina）出現(xiàn)在水曲柳菌根真菌群落中，Cephalotheca在紅松菌根真菌群落中消失。另外，在紅松菌根真菌群落中，施N使“厭氮”菌根真菌，如絲膜菌屬（Cortinarius）、紅菇屬（Russula）、乳菇屬（Lactarius）等屬的豐度下降（圖 3）。但Cox et al.（2010）在成熟歐洲赤松（Pinus sylvestris）林中未發(fā)現(xiàn)絲膜菌屬（Cortinarius）與土壤N有效性之間的顯著關(guān)系。6年施N后，紅菇屬（Russula）和 Scopuloides在水曲柳菌根真菌群落中的豐度上升，在紅松菌根真菌群落中的豐度降低；而乳牛肝菌屬（Suillus）、粒毛盤(pán)菌屬（Lachnum）、小菇屬（Mycena）和被孢霉屬（Mortierella）則相反。Lilleskov et al.（2001）發(fā)現(xiàn)N沉降使白云杉（Picea glauca）EM菌根真菌群落中乳菇屬（Lactarius）、蠟?zāi)ⅲ↙accaria）和樁菇菌屬（Paxillus）等屬的豐度增加；絲膜菌屬（Cortinarius）、乳牛肝菌屬（Suillus）和口蘑屬（Tricholoma）等屬的豐度下降。樹(shù)木與真菌之間的共生關(guān)系存在一定的相互選擇性，不同樹(shù)木根系形態(tài)及其生理代謝等方面的差異，影響著真菌的生長(zhǎng)與發(fā)育、繁殖、定殖與擴(kuò)展（Hijri et al.，2006）。樹(shù)木可能分配給對(duì)其有益的菌根真菌（如紅菇屬Russula）較多的有機(jī)物，以促進(jìn)其對(duì)N的吸收（Grman，2012）。因此，對(duì)N的吸收能力和同化途徑上的較大差異導(dǎo)致不同菌根真菌對(duì)N添加產(chǎn)生不同響應(yīng)。

本研究結(jié)果表明，不同土壤層紅松和水曲柳菌根真菌對(duì)施N的響應(yīng)存在差異（圖3）。6年施N使水曲柳0～10 cm土壤層紅菇屬（Russula）、Inocybe和小菇屬（Mycena）等菌根真菌的豐度升高，10～20 cm土壤層的豐度降低；6年施N使紅松0～10 cm土壤層乳牛肝菌屬（Suillus）、蠟殼菌屬（Sebacina）、小菇屬（Mycena）、乳菇屬（Lactarius）等菌根真菌的豐度降低，10～20 cm土壤層的豐度升高（圖3）。菌根真菌的生長(zhǎng)受到土壤環(huán)境因子的影響（張旭紅，2013），如土壤含水量、土壤pH、土壤鹽堿含量等，這些因子隨土壤深度的變化可能導(dǎo)致不同土壤層紅松和水曲柳菌根真菌對(duì)土壤N素的利用能力和耐受范圍產(chǎn)生差異性（Jumpponen et al.，2010）。

3.2 紅松和水曲柳菌根真菌群落多樣性對(duì)施 N的響應(yīng)

本研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)6年施N后，紅松和水曲柳菌根真菌群落多樣性發(fā)生明顯改變（圖 4）。施 N顯著增加了兩個(gè)土壤層次水曲柳菌根真菌群落以及 0～10 cm 土壤層紅松菌根真菌群落的多樣性。此結(jié)果在對(duì)西南亞高山針葉林建群種粗枝云杉（Picea asperata）EM菌根真菌多樣性的研究中被證實(shí)（李月蛟等，2015）。然而與本研究不同的是，施N使瑞典云杉森林挪威云杉（Picea abies）和紅松（P. koraiensis）EM真菌的多樣性降低（Jonsson et al.，2000；Frey et al.，2004）。另外，Wright et al.（2009）并未發(fā)現(xiàn)施 N對(duì)異葉鐵杉（Tsuga heterophylla）外生菌根真菌的多樣性有影響。菌根真菌群落多樣性對(duì)施 N的不同響應(yīng)可能與研究樣地的土壤養(yǎng)分等因子有關(guān)（Treseder et al.，2002）。在溫帶森林，例如長(zhǎng)白山闊葉紅松林，植物的生長(zhǎng)通常受N限制（楊麗韞等，2005）。因此，植物與菌根真菌形成共生關(guān)系，以促進(jìn)自身對(duì)養(yǎng)分的吸收，而施N在一定程度上緩解了土壤養(yǎng)分的限制，有利于菌根真菌多樣性的增加。

菌根真菌群落多樣性對(duì)施N的不同響應(yīng)也可能與植物根系的C分配密切相關(guān)。施N能夠促進(jìn)植物地上部分的生長(zhǎng)，提高植物的生產(chǎn)力，增加植物對(duì)地下部分的相對(duì) C分配（薛璟花等，2005）。植物根系 C分配的增加緩解了菌根真菌之間的競(jìng)爭(zhēng)，使菌根真菌中的特異類群（unique species group）減少，共有類群（common species group）增加（Dahlberg，2001）。施 N也可能增加了菌根真菌群落中的“欺騙者”真菌，即從樹(shù)木中獲取C，但并不為樹(shù)木提供養(yǎng)分的某些真菌，從而增加菌根真菌群落多樣性（Morris et al.，2008；Kiers et al.，2011）。另外，施N量也是影響紅松和水曲柳菌根真菌群落多樣性變化的重要因素。Lilleskov et al.（2002）對(duì)白云杉（Picea glauca）外生菌根真菌群落結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，低N樣地的 Piloderma、絲膜菌屬（Cortinarius）和棉革菌屬（Tomentella）在高N樣地中完全消失。在一定范圍內(nèi)，施N有利于菌根真菌的生長(zhǎng)發(fā)育，但超過(guò)一定水平，施N會(huì)抑制菌根真菌的生長(zhǎng)發(fā)育，即菌根真菌對(duì)N素營(yíng)養(yǎng)的利用是有限的。本研究施N量50 kg?hm-2?a-1處于低N水平（洪丕征等，2016），能夠促進(jìn)菌根真菌的生長(zhǎng)，有利于其多樣性的增加。

4 結(jié)論

連續(xù)6年的模擬氮沉降增加改變了長(zhǎng)白山闊葉紅松林中外生菌根樹(shù)種紅松和內(nèi)生菌根樹(shù)種水曲柳菌根真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性。在屬水平上，施N顯著降低了表層（0～10 cm）紅松和水曲柳菌根真菌數(shù)量，同一屬或不同屬的紅松和水曲柳菌根真菌對(duì)施N均表現(xiàn)出響應(yīng)差異。另外，連續(xù)6年施N顯著增加了不同土壤層次（0～10 cm和10～20 cm）紅松和水曲柳菌根真菌的多樣性。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同菌根類型樹(shù)種菌根真菌群落結(jié)構(gòu)對(duì) N沉降增加的響應(yīng)研究，進(jìn)一步了解了菌根真菌的多樣性、生態(tài)適應(yīng)性及其對(duì)生態(tài)因子的響應(yīng)機(jī)制，有助于深入理解全球變化背景下菌根真菌在森林生態(tài)系統(tǒng)功能中的重要作用。

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