外生菌根（Ectomycorrhiza, ECM）作为植物养分吸收的重要途径之一，在森林生态系统的养分循环与利用方面发挥着重要作用。气候变化背景下，ECM在生态系统中的作用已成为新的研究热点。水分和氮素是植物生长发育过程中最重要的两个因素，它们之间存在复杂的交互效应。日益增加的大气氮沉降和降水格局的变化正在改变着生态系统中的水、氮有效性，这将对植物及与其共生的ECM真菌的群落和功能产生不可忽视的影响。但目前有关土壤水、氮有效性如何影响ECM群落及其养分吸收的过程尚不清楚，很大程度上限制了对气候变化背景下森林养分获取策略及氮循环过程的认知。 

 基于此，中国科学院成都生物研究所地表过程与生态系统管理项目组博士生谢路路在尹春英研究员的指导下，以西南亚高山优势树种粗枝云杉（Picea asperata）为试验对象，通过控制实验，采用两因素随机区组设计，包括5个水分梯度，即田间持水量（FC）的40%、50%、60%、80%和100%，和3个N添加浓度（0、20、40 g N m^-2yr^-1的硝酸铵），利用非损伤微测技术（NMT），实时测定NH₄⁺-N和NO₃^--N吸收速率，探究不同土壤水、氮有效性下ECM在氮吸收中的作用。研究表明，1）云杉根系和菌根都偏向吸收NH₄⁺-N；2）氮添加在土壤水分较低时降低了根系和菌根的无机氮吸收速率（NH₄⁺-N, NO₃^--N），而在土壤水分状况良好时促进无机氮吸收速率。3）土壤水分有效性的增加提高了根系对无机氮的吸收，但降低了菌根对无机氮的吸收效率。在低土壤水分下，菌根对NH₄⁺-N和 NO₃^--N的吸收速率是根系的40-80%，随着土壤水分的增加，吸收速率降至20-30%。结果表明ECM在云杉氮吸收过程中发挥着重要作用，且该作用会随着土壤养分有效性的增加而减弱。上述研究结果以“Inorganic nitrogen uptake rate of Picea asperata curtailed by fine root acclimation to water and nitrogen supply and further by ectomycorrhizae”为题发表在《Physiologia Plantarum》 (2021, IF=4.500） 

 ECM在森林生态系统中发挥的作用与其群落变化密切相关，ECM真菌的核心菌群可以反映出该群落与其生境之间的关系。利用高通量测序技术对不同土壤水、氮有效性下ECM真菌群落的研究发现：1)土壤水分和氮有效性显著影响了ECM真菌群落结构，ECM真菌群落在不同土壤水、氮有效性下有明显分离，且水分的作用更明显。2）土壤水分和氮有效性改变了ECM真菌的exploration type 和特定属的相对丰度，其中Sebacina、Inocybe、Tomentella和Tuber 是ECM 真菌群落的优势属。3）ECM真菌群落与土壤理化性质密切相关，其中土壤水分、pH和有效磷对ECM群落解释度较高。结果表明，土壤水分和氮有效性通过改变土壤理化性质影响了ECM真菌群落特定菌属的相对丰度和exploration type，从而导致ECM真菌群落结构发生变化。该研究结果以 “Effects of soil water regime and nitrogen addition on ectomycorrhizal community structure of Picea asperata seedlings”为题发表在《Journal of plant nutrient and soil science》 (2021, IF=2.426）上。 

 本研究得到了国家自然科学基金项目和四川省科技计划项目等的联合资助。 

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　　图1. 不同土壤水、氮有效性下云杉菌根对离子吸收的贡献 

　　图2. NMDS非度量多维尺度分析不同土壤水、氮有效性下的云杉ECM群落 

　　图3. 不同土壤水、氮有效性下的云杉ECM群落优势属与土壤理化性质的关系