丛枝菌根在草原生态系统碳固持中的重要作用

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1、石伟琦等：丛枝菌根在草原生态系统碳固持中的重要作用849丛枝菌根在草原生态系统碳固持中的重要作用石伟琦1*，夏运生1,2，刘晓蕾11.中国农业大学资源与环境学院//教育部植物-土壤相互作用重点实验室，北京100094；2.云南农业大学资环学院，云南昆明650201摘要：草地生态系统在全球碳循环中作用重大，而丛枝菌根广泛存在于草原生态系统中，对碳固持有着重要作用。目前菌根碳固持研究的特点表现为研究对象进一步扩大、丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizalfungi，简称AMF)的功能逐渐定性量化、研究转变为

2、植物-微生物-土壤三维立体等，向大背景、多理论和模型化方向发展。总结丛枝菌根在草原碳固持中的作用机制，主要包括以下五个方面：1）丛枝菌根是生态系统的一个重要组成部分；2）AMF淀积了植物光合产物一定数量的碳，是土壤中一个不容忽视的碳库；3）AMF能促进土壤团聚体的形成，改善土壤结构，增加土壤碳固持；4）AMF产生的球囊霉素相关土壤蛋白是土壤中一个重要碳库；5）AMF提高了草原生态系统的初级生产力和物种多样性，间接增加了生物碳固持，巩固了土壤碳库的碳储存。由于AMF对于调控碳循环具有不可替代的作用，因此全球气候变化下AM

3、F的碳固持潜力研究、草地生态系统中不同AMF的量和菌丝在土壤结构中的功能及菌丝网在生态系统碳固持中的作用必将成为重点热点研究。关键词：丛枝菌根；草原；碳固持中图分类号：X17文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）02-0846-05石伟琦等：丛枝菌根在草原生态系统碳固持中的重要作用849草地生态系统在全球碳循环中作用重大。据Prentice等人[1]报道，全球草地、苔原、灌木草地、稀树草原等约占整个陆地生态系统碳储量的29%~31%。尽管草地生态系统生物量的碳储量不如森林大，同时地上部分由于放牧、农垦等

4、人为活动的影响循环较快，CO2源的作用较为明显，但草地植被的根系分解缓慢，CO2库的作用明显。因此，草地生态系统在全球碳平衡中仍然发挥着明显的库作用，对于全球气候变化具有重要影响。中国拥有丰富的草地资源，从东北平原越过大兴安岭，经过蒙古高原、鄂尔多斯高原、黄土高原，直到青藏高原南缘，绵延约4500km，南北跨越23个纬度，草地面积近400×106hm2，占国土面积的40%以上[2]，其中以北方的天然草地面积最大，约有313×106hm2，占全国草地总面积的78%。巨大的草地分布面积和地下碳储存能力，可能成为中国陆地生态

5、系统潜在的碳汇[3]，因此，进行中国草地生态系统的碳固持研究具有重要的意义。尽管草地土壤CO2库的作用明显，但土壤中的碳并不是固定不变的，而是处于一种动态变化中，据报道，丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizalfungi，简称AMF)在植物-土壤系统的碳流调控中扮演了关键性角色[4]，对土壤碳固持具有重要作用。然而，目前对这一机制的理解过程还非常薄弱，急需提高和总结。本文总结了近年来菌根碳固持研究的一些特点和变化趋势，并对未来的研究热点进行了展望，以供同行借鉴参考。当前菌根碳固持研究呈现三个方面的特点：

6、1从传统的植物生理学研究水平深入到植物群落水平，进一步扩大到生态系统水平；2从室内研究逐渐过渡到野外原位研究，且同位素示踪技术的运用，使得AMF的功能逐渐定性量化；3从AMF和宿主植物的相互作用研究转变为对植物、AMF(微生物)和土壤结构三维立体研究，通过边缘学科相互交叉，向大背景、多理论和模型化方向发展。1丛枝菌根在草原广泛存在，是生态系统的一个重要组成部分陆地植物的82%以上都是菌根植物，不能形成菌根(Arbuscularmycorrhizal,简称AM)的植物仅占18%[5]。包玉英和闫伟[6]对内蒙草原植物的菌

7、根侵染情况进行了初步调查，在28科125种植物中，丛枝菌根真菌侵染的植物有104种，占83.2%。Gai等[7]研究了西藏草原的牧草，发现82%的植物均是菌根植物。AM是生态系统的一个重要组成部分，最重要的生态功能是促进碳流从根系进入土壤(根淀积)。菌根菌丝从植物运载到土壤中的碳水化合物要远超过根际，并且释放出分泌物、酶、疏水糖蛋白、螯合剂和死细胞[8]，构成菌丝际，明显有别于根际的微生物种群[9]，从而激发微生物活性，促进植物和土壤微生物的互利共生[10,11]，协助植物根系获取营养，而微生物同时又利用根际碳，组石伟

8、琦等：丛枝菌根在草原生态系统碳固持中的重要作用849成土壤呼吸的主体部分。据估计这一过程引起的碳循环每年达到大气CO2再循环的10%，远大于化石燃料燃烧所释放碳[12]，可见，菌根在生态系统中的功能非常重要。2菌根真菌淀积了植物光合产物一定数量的碳，是草地土壤中一个不容忽视的碳库AMF不能进行光合作用，必须依靠宿主植物供给所需的碳