Nature Communications | 蒙大拿大学揭示氮磷施肥有利于植物土壤中的病原菌而非共生菌！

全球生态系统正在从农业和城市活动中获得更多的氮 (N) 和磷 (P) 输入，大气中的氮沉降比工业化前水平增加了三倍，并且在可预见的未来可能会增加。许多植物群落都受 N 限制，如果 P 不受限制，额外的N 可以提高植物生产力。然而，对营养添加的生长反应并不总是积极的，并且会随着时间的推移而下降。这通常归因于植物群落组成的改变，包括优势物种的丧失和原始植物的增加，但人们越来越认识到，养分添加也可能改变土壤微生物群落的组成和功能，这可能会反馈限制植物群落生产力（“少肥多产”不是梦）。

作为共生菌、病原菌和腐生菌，土壤真菌调节关键的生态系统过程，包括植物初级生产力和碳矿化和固存。真菌群落丰度的全球模式与气候有关，但群落也受土壤肥力的影响。例如，温带和热带栖息地中的大多数草本植物、灌木和树木与假定的共生菌、丛枝菌根真菌 (AMF)形成根共生。在根内，AMF 将土壤中获得的养分（尤其是 P）交换为植物碳 (C)。在 P 丰富的地方，由于植物的 C 分配减少，AMF 丰度通常较低。如果添加 N 会加剧植物 P 限制，则添加 N 对 AMF 有益，但如果嗜氮植物取代向 AMF 分配更多 C 的植物，则可能会产生抑制作用。因此，AMF 的反应可能取决于添加养分减轻植物缺乏和改变植物群落的程度。与 AMF 一样，植物和病原真菌之间的相互作用很复杂，取决于宿主和病原菌对环境条件的反应。迄今为止，大多数研究都是针对栽培植物进行的，对病原菌在自然群落中的作用知之甚少，尽管最近的研究强调了它们对维持植物多样性的重要性。自然系统中的一种新模式是病原菌通常在资源丰富的环境中茁壮成长，而肥料的添加与植物病害发生率的增加有关。N 的这种影响可能比 P 更大，因为添加P 可以增强植物活力，这往往会降低对病原菌的易感性。腐生真菌最近受到更多关注，因为它们在土壤碳通量和储存中发挥关键作用，其中丰度和活动的相对较小变化可能会对碳预算产生巨大影响。虽然对 P 添加的具体反应知之甚少，但 N 添加会影响腐生菌活动和分解速率。然而，这种影响很难预测，会随着时间的推移而改变，并取决于腐生菌群落组成、凋落物质量、土壤肥力和氮供应率。例如，氮添加可能会加速初始分解速率，但会由于氧化酶的变化而延迟更顽固的物质周转。因此，有人认为人为 N 沉积可以促进 C 固存。

2021年6月9日，权威学术期刊Nature Communications发表了美国蒙大拿大学Ylva Lekberg团队的最新相关研究成果，题为Nitrogen and phosphorus fertilization consistently favor pathogenic over mutualistic fungi in grassland soils的研究论文。

全球范围内的生态系统接受了更高的营养输入，但这对调节关键生态系统功能的土壤真菌群落的影响尚不清楚。本研究发现，向分布在四大洲的 25 个草原添加氮和磷，促进了病原真菌的相对丰度，抑制了共生菌，但不影响腐生菌。结构方程模型表明，响应通常是间接的，主要由植物群落中养分引起的变化介导。营养添加还减少了真菌群落内部和之间的共存，这可能对地下相互作用产生重要影响。仅关注未添加养分的地块，土壤特性会影响全球病原菌的丰度，而植物群落特征会影响共生菌，而气候会影响腐生菌。本研究展示了一致的、群落级别的响应，这些响应增强了我们预测与人为富营养化相关的土壤功能变化的能力，这可能对植物群落产生长期影响。

图 1：真菌群落对草原氮 (N)、磷(P) 和 N + P 添加的响应

图 2：SEM 评估群落的直接反应或植物群落和预处理土壤特性介导的间接影响

图 3：共发生网络分析属

图 4：Hellinger 的Bray-Curtis 距离的主坐标分析

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