【摘 要】
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全球气候变化的生态效应是21世纪人类面临的最复杂挑战之一,其影响范围极广。以温度与CO2浓度升高为主要特征的环境因子变化对植物根系生长发育以及根际土壤微生物群落均具有显著影响。根系构型（RSA）是指土壤中根系的空间结构和分布,影响根系捕获移动和固定资源（主要是水和养分）的能力,以其为代表的根系生理特征对于植物适应环境因子变化尤为重要。而植物根际微生物群落对于植物生长和抗逆性同样起着重要的调节作用。
【基金项目】
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黑龙江省自然科学基金优秀青年基金项目（YQ2019C005）；
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全球气候变化的生态效应是21世纪人类面临的最复杂挑战之一,其影响范围极广。以温度与CO2浓度升高为主要特征的环境因子变化对植物根系生长发育以及根际土壤微生物群落均具有显著影响。根系构型（RSA）是指土壤中根系的空间结构和分布,影响根系捕获移动和固定资源（主要是水和养分）的能力,以其为代表的根系生理特征对于植物适应环境因子变化尤为重要。而植物根际微生物群落对于植物生长和抗逆性同样起着重要的调节作用。蓖麻（Ricinus communis）是世界十大油料作物,由于其种子含油量高,植株抗逆性强,近年来在受损生态系统土壤（重金属、盐碱土壤等）修复以及园林绿化（观赏蓖麻）领域备受关注。但是关于其根系生长、生理以及根际土壤微生物群落对增温、增CO2的响应机理还并不明确。基于此,本研究利用开顶式气候室（OTC）模拟温度与CO2浓度增加（CK:a CO2+a T;e T:a CO2+e T;e C:e CO2+a T;e CT:e CO2+e T;（a CO2:400 ppm;e CO2:550 ppm;a T:环境温度;e T:环境温度+2℃））来探索蓖麻根系生理及根际土壤细菌、真菌群落的响应机理,为揭示全球变化的生态效应以及植物根系和重要根际微生物响应环境变化的反馈机制具有重要意义。主要研究结果如下:（1）增温、增CO2及其交互作用均使根系总长度、表面积、总体积和分叉数增加（P＜0.05）。其中根系分叉数增加最为明显。另外,增CO2处理组的各项根系指标最高,显著高于增温处理及CO2浓度和温度同时升高处理,说明CO2浓度升高对蓖麻根系的生长发育促进效果最为明显,尤其能够促使蓖麻根系更多地进行分叉生长。另外,增温、增CO2及其交互作用均使蓖麻根系生物量增加,在增CO2处理下最大,与对照组相比,增加了63.91%。蓖麻根系比根长经过3种处理后均呈增加趋势,增温处理下根系比根长最大,表明增温处理下单位根长的构建成本最低。（2）在增温、增CO2作用下,蓖麻根系中还原糖、蔗糖、可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物含量均发生改变。其中,增温使还原糖、蔗糖、可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物含量均显著增加（P＜0.05）。这可能是由于温度升高提高了植物的光合作用及呼吸能力,增加了能量转化效率,导致其将更多的能量物质储存到根中,间接导致了根中碳水化合物的增加,而抗氧化酶活性（APX、SOD、POD和CAT）则变化并不明显。（3）在细菌群落方面,各个处理的优势菌门（相对丰度＞5%）不受增温增CO2处理影响,同为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和拟杆菌门（Bacteroidetes）,其中增CO2处理的细菌门水平相对丰度与其它处理有显著性差异（P＜0.05）。增温、增CO2交互作用对细菌属相对丰度的影响程度比单一处理更大,使得10个属的相对丰度发生显著变化。其中,5个属的相对丰度在同时增温、增CO2处理下的变化趋势均与增温相一致。这表明在同时增温、增CO2处理下,增温对细菌属相对丰度的影响占据主导地位。（4）在真菌群落方面,各个处理的优势菌门（相对丰度＞5%）不受增温增CO2处理影响,同为子囊菌门（Ascomycota）、被孢霉（Mortierellomycota）和担子菌门（Basidiomycota）。与对照组相比,在增温处理下,孢霉属的相对丰度减少,Tausonia属、假裸囊菌属和Pseudeurotium属的相对丰度增加;在增CO2处理下,所有优势真菌属的相对丰度增加;在二者交互作用下,真菌属相对丰度的变化与增温处理相同。这表明在增温、增CO2交互作用下,增温对真菌属相对丰度的影响占据主导地位。温度与CO2浓度增加对蓖麻根际真菌相对丰度及群落结构产生影响,究其原因是由于真菌在分解枯枝落叶的微生物群体中占有较大的比重,它的数量与可利用的有机物的量成正相关,但具体作用机理有待于进一步深入研究。综上研究结果表明:增温、增CO2及二者交互作用会对蓖麻根系生理与根际土壤微生物群落的相对丰度、多样性和群落结构产生不同的影响。增温、增CO2会促进蓖麻根系的伸长和分叉,增加其吸收营养的能力,使其根系生物量增加。在增温、增CO2交互作用下,增温对蓖麻根际土壤微生物群落中的细菌属群落组成和真菌属群落组成的影响占据主导地位。与此不同,在门水平上,细菌群落组成受到增CO2的显著影响,真菌群落组成则受到增温的显著影响。
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