黄山风景区丛枝菌根真菌多样性及对旅游扰动的响应

摘要

生物多样性是旅游地生态系统的核心,是维系生态系统结构与功能及其可持续发展的主要源泉。然而旅游业的发展,带来了越来越严重的生态问题,生物多样性受到严重威胁。综合多年来的研究资料表明,生态学者历来十分重视旅游地地上部分植被和动物的生态调查及扰动研究,却忽视了地下土壤微生物的存在与其生态学功能,而作为对自然生态系统贡献最大的一类土壤微生物,菌根真菌在促进区域生物多样性发展及维持旅游生态系统平衡方面发挥着不可替代的积极作用。
　　丛枝菌根(AM)真菌通过与植物的根形成共生结构,成为联系植物和土壤的关键通道,实现了生态系统内水分、营养、能源和信息的联合共享及高效利用,促进了生物多样性发展和生态系统繁荣。同时,作为一类重要的环境指示微生物, AM真菌在生态系统中的动态变化在一定程度上可以反映旅游扰动对旅游地生态系统产生的影响,从而间接了解生态系统的健康状况。本项目着眼旅游生态系统的“植物—AM真菌—土壤”圈层,利用黄山风景区野外工作平台,在AM真菌多样性研究的基础上,运用菌根学原理与研究方法,从不同垂直空间和水平空间尺度上,研究了AM真菌群落结构、AM真菌定殖状况、土壤菌丝网络和孢子分布,阐明了旅游扰动对AM真菌多样性和生态分布的影响规律,分析了AM真菌在扰动响应过程中与宿主植物、土壤因子等相互关系,指出了AM真菌在旅游生态系统中的生态功能和作为环境指示微生物的生态价值。
　　主要研究结果如下:(1)对黄山风景区亚热带森林的AM真菌群落结构进行了调查研究,共分离鉴定出10属25种 AM真菌,其中 Acaulospora6种、Claroideoglomus2种、Diversispora1种、Entrophospora1种、Funneliformis2种、Glomus8种、Racocetra1种、Rhizophagus2种、Scutellospora1种、Septoglomus1种。AM真菌孢子密度为每100g干土839个(变动范围为45~3250个),AM真菌物种丰富度为每个土样4.2种(变动范围为1~9种)。样地AM真菌群落香浓多样性指数、均匀度指数和辛普森多样性指数分别为2.38、0.74和0.86。黄山风景区亚热带森林AM真菌多样性可能是AM真菌与其所在生态环境之间长期相互选择的结果。(2)研究了黄山具有代表性的珍惜濒危植物黄山木兰(Magnoliacylindrica)的 AM真菌群落结构及定殖状况。结果显示从黄山木兰根际土壤样品中分离鉴定出9属17种AM真菌,AM真菌在黄山木兰根内的定殖率很高,定殖结构主要为横穿细胞间串联的菌丝圈,形成典型的Paris-type类型AM。(3)旅游扰动使AM真菌定殖率、土壤菌丝量、孢子密度、GRSP含量发生改变,距步道越近,人为扰动越大,其中距步道5m内是旅游扰动最强烈的区域,在一些扰动影响大的区域,扰动范围可扩展至距步道10m甚至更远。黄山垂直海拔不同生境中的AM真菌受扰动程度和范围不同,温泉、云谷寺和光明顶受旅游扰动的影响较大,其成因与植被类型、土壤因子、扰动强度、扰动历史等有关。旅游线路建设程度不同也会明显影响AM真菌受扰动的程度,云谷寺受扰动强度最高、范围最广,慈光阁次之,钓桥庵受扰动最小,其中钓桥庵的GRSP含量为24.41mg/g,为其它景点的5-19倍。(4)道路建设对AM真菌多样性具有明显扰动影响,香浓多样性指数、均匀度和辛普森多样性指数分别下降至1.74、0.57和0.83。道路建设初期对AM真菌的扰动主要体现在孢子数量的大幅下降,减少了83％,而AM真菌群落的物种组成变化不明显,虽然物种丰富度略有下降,但一些优势种在扰动前后没有发生根本性变化,对AM真菌群落构成仍起关键作用。
　　旅游活动对黄山风景区生态系统中AM真菌产生了负面影响。AM真菌对短期低强度的扰动适应力强,表现出较强的弹性适应(resilience)。不同的 AM真菌种类对环境扰动的适应能力不同,在研究扰动对自然生态系统AM真菌多样性影响时,应多关注在扰动环境中具有高度耐受力的AM真菌优势种群,它们可能对生态系统的修复与重建具有重要意义。

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第一章 前 言

1.1 选题的背景

1.2 选题的意义

1.3 研究思路

1.4 论文框架

第二章 黄山风景区亚热带常绿阔叶林丛枝菌根真菌多样性

2.1 研究背景与研究目的

2.2 材料与方法

2.3 结果

2.4 讨论

2.5 已鉴定的AM真菌的主要形态学特征

第三章 珍稀濒危植物黄山木兰的丛枝菌根

3.1 研究背景与研究目的

3.2 材料与方法

3.3 结果

3.4 讨论

第四章 黄山风景区旅游活动对丛枝菌根真菌的扰动影响

4.1 研究背景与研究目的

4.2 材料与方法

4.3 结果

4.4 讨论

第五章 黄山风景区道路建设对丛枝菌根真菌多样性的扰动影响

5.1研究背景与研究目的

5.2 材料与方法

5.3 结果

5.4 讨论

第六章 结语与展望

参考文献

附录 图版及说明

博士在读期间科研成果目录

致谢