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内蒙古草原和荒漠丛枝菌根共生多样性及其生态分布

作　者: 包玉英
导　师: 闫伟
学　校: 内蒙古农业大学
专　业: 草业科学
关键词: 丛枝菌根菌根结构类型葱属植物丛枝菌根真菌多样性生态分布
分类号: S812
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi-AMF）作为生态系统中重要的生物组成成分，因植被类型和环境因子不同而分布差异明显。丛枝菌根真菌与很多草本和灌木类植物形成丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza-AM），影响寄主植物的生长、发育和植物的竞争能力；影响植物群落结构和生态过程及生产力水平。但在内蒙古草原和荒漠中尚未开展丛枝菌根真菌及其功能的深入研究。因此，本文以内蒙古典型的地带性草原和荒漠群落为背景，开展丛枝菌根真菌多样性及其生态分布的研究工作。主要的研究成果如下：本文选择内蒙古草原、荒漠、沙地三个典型区域，对主要建群植物种的AM真菌侵染状况进行了调查，在采集的162种植物中，菌根植物有131种，比例高达80.86%，表明内蒙古草原具有相对丰富的菌根植物多样性。群落建群植物种决大多数为菌根植物；禾本科、菊科、豆科、百合科等优良牧草植物中菌根植物占多数。退化群落典型植物种冷蒿、差不嘎蒿，具有良好固沙性能的锦鸡儿属植物：如狭叶锦鸡儿、小叶锦鸡儿和中间锦鸡儿等在不同的生境中同样都有较高的AM侵染特性。荒漠区特有珍稀濒危植物种：沙冬青、四合木、半日花及棉刺等均表现出极高的AM侵染特性。AMF与根瘤菌、放线菌(Frankia)的混合共生在内蒙古草原具有普遍性。内蒙古草原和荒漠一、二年生菌根植物比例远远低于多年生菌根植物，本次调查发现莎草科的黄囊苔草和寸草苔有丛枝菌根真菌侵染。在131种菌根植物中，Arum类型比例远远高于Paris类型。菌根结构类型与植物的科属分布密切相关。百合科不同属的种类具有不同的菌根结构类型，葱属植物均形成Arum类型菌根，而细叶百合菌根为Paris类型，且菌丝结构具有膨胀现象。菌根结构类型与寄主植物的生活型和根系类型关系不密切，与菌根侵染率无相关关系。菌根结构类型除受植物种属影响之外，也受真菌的遗传特性控制。野生葱属植物在自然植物群落和实验条件下均表现出极高的AM真菌亲和性。因此，对野生葱属植物进行重点研究，将对草原生态系统中丛枝菌根学的研究提供一个很好的突破口。本试验共分离出AM真菌5属36种，其中球囊霉属（Glomus） 23种，无梗囊霉属（Acaulospora） 9种，巨孢囊霉属（Gigaspora） 2种，内养囊霉属（Entrophospora）１种，盾巨孢囊霉属（Scutellospora ）1种；已鉴定25种，其中有新记录种2种；尚有10个未定种，初步认定有新种5种。研究结果显示内蒙古草原和荒漠区有丰富的AM真菌多样性；不同植被类型AM真菌多样性有差异，随着水分梯度的变化呈现出明显的差异；草原植被AM真菌<WP=3>多样性高于荒漠和草原带沙地。草原植被中，AM真菌多样性高低依次是草甸草原、典型草原、荒漠草原；荒漠植被中，草原化荒漠AM真菌多样性高于典型荒漠；不同草原带沙地AM真菌多样性有明显的差异。不同的植被类型中，球囊霉属和无梗囊霉属种类均占优势，其次是巨孢囊霉属和盾巨孢囊霉属，内养囊霉属频率最低。草甸草原到荒漠的不同梯度上，由无梗囊霉属、盾巨孢囊霉属为群落优势种类，趋向于球囊霉属和无梗囊霉属为优势种；由多个种类占优势趋向于少数种类；并出现了无梗囊霉属种类减少的趋势。一些隐域生境（河漫滩）中，出现了特殊分布种。AM真菌多样性及分布受地理环境、土壤因子及水热条件的影响：随着水分梯度的降低、温度的上升，AM真菌多样性和孢子密度下降；随着土壤养分的减少（尤其是有机质含量的下降）和pH值的上升，AM真菌多样性和孢子密度下降。AM真菌多样性受干扰因子的影响：放牧影响AM真菌丰度和孢子密度；人工植被AM真菌多样性较低。本文研究对了解内蒙古天然草原群落中丛枝菌根真菌和菌根共生的本底状况奠定了基础，同时将有助于促进国内草原生态系统菌根理论的研究，填补内蒙古草原丛枝菌根学研究的空白；为该地区草原生态系统植物多样性的维持、草原植被的恢复和重建以及草原资源的合理开发利用提供重要的理论依据和技术指导，具有重要的理论和实践意义。

全文目录

1 引言  9-27
  1.1 研究背景和选题的内容和意义  9-16
    1.1.1 内蒙古植被类型与分布  9-13
    1.1.2 草原植被退化与土地荒漠化现状  13-14
    1.1.3 草地生态系统的多功能性  14-15
    1.1.4 内蒙古草原生态系统菌根学研究的内容和意义  15-16
  1.2 丛枝菌根及其研究进展  16-27
    1.2.1 丛枝菌根的概念  16-17
    1.2.2 丛枝菌根结构  17-20
    1.2.3 丛枝菌根真菌的多样性  20-25
    1.2.4 丛枝菌根的作用  25-27
2 材料与方法  27-38
  2.1 研究样点及其背景  27-35
    2.1.1 草甸草原  27-29
    2.1.2 锡林郭勒典型草原  29
    2.1.3 苏尼特荒漠草原  29-30
    2.1.4 桌子山草原化荒漠  30-31
    2.1.5 东阿拉善巴彦浩特典型荒漠  31
    2.1.6 额济纳极旱荒漠  31-32
    2.1.7 沙地  32-33
    2.1.8 锡林河流域河漫滩  33
    2.1.9 人工植被  33-35
  2.2 采样地点的地理分布图  35
  2.3 采样及实验方法  35-37
    2.3.1 取样  35
    2.3.2 ＡＭ真菌的盆栽诱集培养  35
    2.3.3 孢子的分离和种类检测  35-36
    2.3.4 植物根系透明和染色  36
    2.3.5 菌根侵染率测定  36
    2.3.6 真菌鉴定  36
    2.3.7 各采样地点土壤成分含量及理化性质  36-37
  2.4 数据分析  37-38
3 内蒙古草原和荒漠区丛枝菌根植物多样性  38-51
  3.1 结果与分析  38-49
    3.1.1 菌根植物及其种类  38-46
    3.1.2 菌根植物的侵染率  46
    3.1.3 菌根植物的生长习性  46-47
    3.1.4 菌根植物的生境条件  47
    3.1.5 菌根植物的根系类型  47
    3.1.6 菌根结构类型  47-49
  3.2 讨论与小结  49-51
    3.2.1 菌根植物种类多样性  49-50
    3.2.2 非菌根植物种类  50
    3.2.3 丛枝菌根结构类型  50-51
    3.2.4 植物的混合共生关系  51
4 葱属植物菌根学特征及其研究意义  51-61
  4.1 葱属植物种类、地理位置及土壤类型  53-54
  4.2 结果与分析  54-60
    4.2.1 百合科植物菌根侵染状况  54
    4.2.2 葱属植物菌根侵染状况  54-56
    4.2.3 菌根侵染率与土壤理化特性  56-58
    4.2.4 菌根结构类型  58-59
    4.2.5 菌根类型与百合科植物的分类  59-60
  4.3 讨论  60-61
    4.3.1 菌根植物比率  60
    4.3.2 葱属植物侵染率  60
    4.3.3 百合科植物的菌根类型  60-61
    4.3.4 菌根类型与植物分类  61
  4.4 小结  61
5 内蒙古草原AM真菌种类调查  61-72
  5.1 结果与分析  61-71
    5.1.1 内蒙古草原区、荒漠和沙地AM真菌种类  61-62
    5.1.2 ＡＭ真菌的特征描述  62-71
  5.2 讨论  71-72
    5.2.1 内蒙古不同生境中AM真菌的资源  71-72
    5.2.2 新种和中国新记录种  72
6 内蒙古草原和荒漠区AM真菌的多样性及其生态  72-89
  6.1 结果与分析  73-85
    6.1.1 草原区AM真菌的多样性  73-78
    6.1.2 荒漠区AM真菌的多样性  78-79
    6.1.3 沙地植被AM真菌的多样性  79-83
    6.1.4 锡林河河漫滩AM真菌的多样性  83
    6.1.5 研究区各个样地AM真菌的多样性指数  83
    6.1.6 环境因子对AM真菌多样性的影响  83-84
    6.1.7 气候因子对AM真菌多样性的影响  84-85
  6.2 讨论  85-89
    6.2.1 AM真菌分布的生态梯度变化  85-86
    6.2.2 气候因子对AM真菌分布的影响  86-87
    6.2.3 土壤因子对AM真菌分布的影响  87-88
    6.2.4 AM真菌多样性与植物群落  88-89
  6.3 结论  89
7 总结  89-92
致谢  92-93
参考文献  93-101
图版  101-114
作者简介  114

内蒙古草原和荒漠丛枝菌根共生多样性及其生态分布

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