华南植物园对蚯蚓和菌根真菌的交互影响植物的氮吸收机制研究获新进展

蚯蚓和菌根真菌（AMF）之间的互作对植物的氮吸收产生影响，然而，大家对其作用机制所知甚少。我们假设蚯蚓、植物和AMF对氮的供应和吸收在不同的氮形态上（铵态氮和硝态氮）有显著差异，从而影响蚯蚓和AMF对植物氮吸收的互作。研究的对象是外来种蚯蚓南美岸蚓（Pontoscolex corethrurus）和林下蕨类植物芒萁（Dicranopteris dichotoma），南美岸蚓在是中国南亚热带和热带人工林中的支配种，芒萁也是人工林林下的支配种。

中科院华南植物园生态及环境科学中心博士生何新星，在导师傅声雷和张卫信的指导下开展研究，通过构建三个独立但彼此关联的实验以验证该假设：室内稳定同位素15N标记芒萁根段实验、野外15N标记芒萁实验以及室内15N标记的微宇宙控制实验。通过室内芒萁根段标记和野外标记实验，发现芒萁无论是生理水平上还是野外土壤环境下皆倾向于吸收铵态氮。通过室内的微宇宙控制实验，发现接种南美岸蚓提高了土壤铵态氮的浓度，未影响硝态氮的浓度。接种AMF（Rhizophagus intraradices）降低了土壤铵态氮浓度，对硝态氮无显著影响。同时接种AMF和蚯蚓芒萁氮吸收提高。单独接种蚯蚓未影响芒萁氮的吸收。单独接种AMF，芒萁的叶片和粗根中氮浓度提高，但总氮吸收量未受影响。

研究结果表明：AMF帮助芒萁吸收了蚯蚓促进的铵态氮；由于蚯蚓促进的铵态氮是以“热点”的形式分布于土壤，无AMF协助时芒萁根系不能有效接触到蚯蚓促进的铵态氮“热点”，而无蚯蚓时土壤中较低浓度的铵态氮则限制了AMF向其宿主植物输送氮。本研究说明在氮的形态上的配合是蚯蚓和AMF互作影响植物氮吸收的重要机制。

该研究得到国家自然科学基金、广东省联合基金以及中科院创新团队国际合作项目的资助。相关研究成果已于近期发表在国际学术期刊Soil Biology and Biochemistry（116:351-359）上。

图1. 芒萁吸收铵态氮和硝态氮的速率：图A.15N标记芒萁根段实验，图B野外15N标记芒萁实验。

图2.微宇宙控制实验中不同处理下铵态氮（A）和硝态氮（B）的浓度。P仅栽种芒萁，P+E栽种芒萁并添加蚯蚓，P+A栽种芒萁并接种AMF，P+A+E栽种芒萁并同时接种蚯蚓和AMF。

图3.微宇宙控制实验中不同处理下芒萁的总氮含量和15N标记物回收率。