在中国北方废弃煤矸石地区，具有菌根特性的混交林植物的养分获取策略提高了土地利用效率

《Plant and Soil》：Nutrient acquisition strategies of mixed plantations of mycorrhizal tree species improve land use efficiency in abandoned coal gangue region of Northern China

在贫瘠煤矸石区，对比AM树种Broussonetia papyrifera与ECM树种Pinus tabulaeformis单种及混交种植的根特性、养分吸收及土地利用效率。结果表明混交林中Broussonetia通过增强根长和生物量实现养分搜索策略，Pinus通过增加根分泌物实现养分挖掘策略，混交显著提升土壤养分及酶活性，结构方程模型显示种植模式与施肥共同影响土地利用效率，互补策略可有效提升贫瘠地区植被生产力。

　　

摘要

背景与目的

菌根真菌能够增强植物从土壤中吸收养分的能力。丛枝菌根（AM）和外生菌根（ECM）类型的树木在养分吸收策略上存在显著差异：前者主要依赖快速吸收方式，后者则更侧重于缓慢吸收。然而，这两种菌根类型在单一种植与混种情况下其养分获取策略的具体变化尚不明确。因此，我们研究了不同养分条件下这两种菌根树木的单一种植及混种林分中的根系生长与性状变化、养分吸收情况以及土地利用效率。

方法

在养分贫瘠的煤矸石地区，我们将丛枝菌根的Broussonetia papyrifera和外生菌根的Pinus tabulaeformis分别进行单一种植和混种，并设置了四种养分处理方案：不施肥对照、仅施氮（N）、仅施磷（P）以及同时施氮磷（N&P）。我们测量了根系性状、根长和生物量、叶片中的氮（N）和磷（P）积累量、土壤中的碳（C）、氮（N）和磷（P）含量以及相关酶的活性。

结果

在混种情况下，B. papyrifera表现出更强的根长和生物量增长（属于养分搜寻策略），而P. tabulaeformis则增强了根系分泌物分泌（属于养分开采策略），但其根长、生物量和呼吸速率有所下降。与P. tabulaeformis单一种植相比，混种林分中的土壤养分含量和β-N-乙酰-葡萄糖胺酶（NAG）活性更高，并且在总氮（total N）、有效磷（available P）以及NAG和碱性磷酸酶（ALP）活性方面均优于B. papyrifera单一种植。结构方程模型分析表明，土地利用效率受到种植模式和施肥处理的影响：种植模式主要通过影响根系性状和土壤养分来发挥作用，而施肥处理则主要通过调节土壤中的酶活性和养分含量来影响土地利用效率。

结论

不同菌根树木之间互补的养分获取策略有助于提高养分利用效率。在养分贫瘠的地区进行造林时，建议选择具有协同资源利用能力的树种。