Sự trung gian của nấm mycorrhiza arbuscular trong mối quan hệ sinh khối - mật độ của Medicago sativa L. dưới hai điều kiện nước trong một thí nghiệm thực địa

Mycorrhiza - Tập 21 - Trang 269-277 - 2010
Qian Zhang1, Liming Xu1, Jianjun Tang1, Minge Bai2, Xin Chen1
1Agroecology Institute, College of Life Sciences, Zhejiang University, Hangzhou, China
2Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou, China

Tóm tắt

Mối quan hệ sinh khối - mật độ (trong đó sinh khối của các cây cá thể giảm khi mật độ cây tăng) thường được giải thích bởi sự cạnh tranh về tài nguyên. Nấm mycorrhiza arbuscular (AMF) có khả năng ảnh hưởng đến tương tác của cây bằng cách trung gian trong việc sử dụng tài nguyên, nhưng liệu tương tác được trung gian bởi AMF có thay đổi mối quan hệ sinh khối - mật độ hay không vẫn chưa rõ. Chúng tôi đã tiến hành một thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết rằng AMF sẽ thay đổi mối quan hệ sinh khối - mật độ bằng cách ảnh hưởng đến sự cạnh tranh nội loài. Bốn mật độ quần thể (10, 100, 1.000 hoặc 10.000 cây non trên mỗi mét vuông) của Medicago sativa L. được trồng trong các thửa đất thực địa. Việc cung cấp nước (1.435 hoặc 327,7 mm/năm) mô phỏng lượng mưa ở các khu vực ẩm (có đủ nước) và khu vực khô hạn (thiếu nước). Thuốc diệt nấm benomyl được áp dụng để ức chế AMF trong một số thửa (“xử lý AMF thấp”) và không áp dụng trong những thửa khác (“xử lý AMF cao”). Ảnh hưởng của việc xử lý AMF đến mối quan hệ sinh khối - mật độ phụ thuộc vào điều kiện nước. AMF cao làm tăng độ giảm của sinh khối cá thể khi mật độ tăng (đường sinh khối - mật độ có độ dốc lớn hơn) khi có đủ nước nhưng không ảnh hưởng khi thiếu nước. Việc xử lý AMF không ảnh hưởng đến tỷ lệ sống sót của cây hoặc kích thước quần thể nhưng ảnh hưởng đến cường độ cạnh tranh tuyệt đối (ACI). Khi có đủ nước, ACI cao hơn đáng kể trong xử lý AMF cao hơn trong xử lý AMF thấp, nhưng ACI không bị ảnh hưởng bởi việc xử lý AMF khi thiếu nước. Kết quả của chúng tôi gợi ý rằng trạng thái của AMF không ảnh hưởng đến tỷ lệ sống sót và kích thước quần thể nhưng đã làm thay đổi mối quan hệ sinh khối - mật độ thông qua ảnh hưởng đến sự cạnh tranh nội loài. Ảnh hưởng của AMF đến mối quan hệ sinh khối - mật độ phụ thuộc vào sự sẵn có của nước.

Từ khóa

#nấm mycorrhiza arbuscular #Medicago sativa #mối quan hệ sinh khối - mật độ #cạnh tranh nội loài #điều kiện nước

Tài liệu tham khảo

Allen EB, Allen ME (1986) Water relations of xeric grasses in the field: interactions of mycorrhizas and competition. New Phytol 104:559–571 Allsopp N, Stock WD (1992) Density dependent interactions between VA mycorrhizal fungi and even-aged seedlings of two perennial Fabaceae species. Oecologia 91:281–287 Ayres RL, Gange AC, Aplin DM (2006) Interactions between arbuscular mycorrhizal fungi and intra-specific competition affect size, and size inequality, of Plantago lanceolata L. J Ecol 94:285–294 Callaway RM, Thelen GC, Barth S, Ransey P, Gannon JE (2004) Soil fungi alter interactions between the invader Centaurea maculosa and North American natives. Ecology 85:1062–1071 Campo RJ, Araujo RS, Hungria M (2009) Nitrogen fixation with the soybean crop in Brazil: compatibility between seed treatment with fungicide and bradyrhizobial inoculants. Symbiosis 48:154–163 Chu CJ, Maestre FT, Xiao S, Weiner J, Wang YS, Duan ZH, Wang G (2008) Balance between facilitation and resource competition determines biomass–density relationships in plant populations. Ecol Lett 11:1189–1197 Daleo P, Alberti J, Canepuccia A, Escapa M, Fanjul E, Silliman BR, Bertness MK, Iribarne O (2008) Mycorrhizal fungi determine salt-marsh plant zonation depending on nutrient supply. J Ecol 96:431–437 Deng JM, Wang GX, Morris EC, Wei XP, Li DX, Chen BM, Zhao CM, Liu J, Wang Y (2006) Plant mass–density relationship along a moisture gradient in north-west China. J Ecol 94:953–958 Eissenstat DM, Newman EI (1990) Seedling establishment near large plants: effects of vesicular–arbuscular mycorrhizas on the intensity of plant competition. Funct Ecol 4:95–99 Enquist BJ, Brown JH, West GB (1998) Allometric scaling of plant energetics and population density. Nature 395:163–165 Eriksson Å (2001) Arbuscular mycorrhiza in relation to management history, soil nutrients and plant species diversity. Plant Ecol 155:129–137 Facelli E, Facelli JM (2002) Soil phosphorus heterogeneity and mycorrhizal symbiosis regulate plant intra-specific competition and size distribution. Oecologia 133:54–61 Facelli E, Facelli JM, Smith SE, Mclaughlin MJ (1999) Interactive effects of arbuscular mycorrhizal symbiosis, intraspecific competition and resource availability on Trifolium subterraneum cv. Mt. Barker. New Phytol 141:535–547 Giovannetti M, Mosse B (1980) An evaluation of techniques for measuring vesicular–arbuscular mycorrhizal infection in roots. New Phytol 84:489–500 Gurevitch J, Wilson P, Stone JL, Teese P, Stoutenburgh RJ (1990) Competition among old-field perennials at different levels of soil fertility and available space. J Ecol 78:727–744 Hartnett DC, Wilson GWT (1999) Mycorrhizae influence plant community structure and diversity in tall grass prairie. Ecology 80:1187–1195 Hartnett DC, Hetrick BAD, Wilson GWT, Gibson DJ (1993) Mycorrhizal influence of intra- and inter-specific neighbor interactions among co-occurring prairie grasses. J Ecol 81:787–795 Hashem FM, Saleh SA, van Berkum P, Voll M (1997) Survival of Bradyrhizobium sp. (Arachis) on fungicide-treated peanut seed in relationship to plant growth and yield. World J Microb Biotechnol l13:335–340 Helgason T, Merryweather JW, Young JPW, Fitter AH (2007) Specificity and resilience in the arbuscular mycorrhizal fungi of a natural woodland community. J Ecol 95:623–630 Hetrick BAD, Kitt DG, Wilson GWT (1986) The influence of phosphorus fertilization, drought, fungus species and non-sterile soil on mycorrhizal growth responses in tallgrass prairie plants. Can J Bot 64:1199–1203 Hossain AKM, Alexander M (1984a) Enhancing growth and nitrogen uptake by soybeans using pesticides. Plant Soil 81:133–141 Hossain AKM, Alexander M (1984b) Enhancing soybean rhizosphere colonization by Rhizobium japonicum. Appl Environ Microbiol 48:468–472 Koide RT (1991) Density-dependent response to mycorrhizal infection in Abutilon theophrasti Medic. Oecologia 85:389–395 Koide RT, Dickie IA (2002) Effects of mycorrhizal fungi on plant populations. Plant Soil 244:307–317 Landis FC, Gargas A, Givnish TJ (2005) The influence of arbuscular mycorrhizae and light on Wisconsin (USA) sand savanna understories 2. Plant competition. Mycorrhiza 15:555–562 Moora M, Zobel M (1996) Effect of arbuscular mycorrhiza on inter- and intra-specific competition of two grassland species. Oecologia 108:79–84 Morris EC (1999) Density-dependent mortality induced by low nutrient status of the substrate. Ann Bot 17:95–107 Morris EC (2002) Self-thinning lines differ with fertility level. Ecol Res 17:17–28 Morris EC (2003) How does fertility of the substrate affect intraspecific competition? Evidence and synthesis from self-thinning. Ecol Res 18:287–305 O’Connor PJ, Smith SE, Smith FA (2002) Arbuscular mycorrhizas influence plant diversity and community structure in a semiarid herbland. New Phytol 154:209–218 Petraitis PS (1995) The role of growth in maintaining spatial dominance by mussels (Mytilus edulis). Ecology 76:1337–1346 Requena N, Jeffries P, Barea JM (1996) Assessment of natural mycorrhizal potential in a desertified semiarid ecosystem. Appl Environ Microbiol 62:842–847 Ronsheim ML, Anderson SE (2001) Population-level specificity in the plant–mycorrhizae association alters intraspecific interactions among neighboring plants. Oecologia 128:77–84 Scheublin TR, van Logtestijn RSP, van der Heijden MGA (2007) Presence and identity of arbuscular mycorrhizal fungi influence competitive interactions between plant species. J Ecol 95:631–638 Shumway DL, Koide RT (1995) Size and reproductive inequality in mycorrhizal and nonmycorrhizal populations of Abutilon theophrasti. J Ecol 83:613–620 Smith SE, Read DJ (1997) Mycorrhizal symbiosis, 2nd edn. Academic, California Stoll P, Weiner J, Muller-Landau H, Müller E, Hara T (2002) Size symmetry of competition alters biomass–density relationships. Proc R Soc B Biol Sci 269:2191–2195 Tang QY, Feng MG (2007) DPS data processing system: experimental design, statistical analysis, and data mining. Science, Beijing van der Heijden MGA, Wiemken A, Sanders IR (2003) Different arbuscular mycorrhizal fungi alter coexistence and resource distribution between co-occurring plant. New Phytol 157:569–578 van der Putten WH, Maas PWTh, van Gulik WAM, Grinkman H (1990) Characterization of soil organisms involved in the degeneration of Ammophila arenaria. Soil Biol Biochem 22:845–852 Warton DI, Wright IJ, Falster DS, Westoby M (2006) Bivariate line-fitting methods for allometry. Biol Rev 81:259–291 Weiner J, Stoll P, Muller-Landau H, Jasentuliyana A (2001) The effects of density, spatial pattern and competitive symmetry on size variation in simulated plant population. Am Nat 158:438–450 Westoby W (1984) The self-thinning rule. Adv Ecol Res 14:167–226 Yang RY (2007) The response of arbuscular mycorrhiza to environmental change and their feedbacks on host plants. Ph.D. thesis, Zhejiang University Yoda K, Kira T, Ogawa H, Hozumi K (1963) Intraspecific competition among higher plants. XI. Self-thinning in overcrowded pure stands under cultivated and natural conditions. J Biol Osaka City Univ 14:107–129