2021-4-9 | 農業
外生菌根是自然界中土壤真菌與高等植物共生的現象。外生菌根不侵入寄生植物細胞內,但與樹木形成共生營養體系,不僅對樹木有多種有益功能,而且在整個森林生態系統中的物質轉化、能量循環等過程中具有重要作用,其原理是從不同林型下分離獲得的菌根中,經過離體培養提純獲得的真菌菌種,于宿主進行接菌,使之與其形成共生營養體系,發揮其本身的作用,從而達到促進宿主植物生長之目的。
我國于20世紀50年代中期開始外生菌根的研究工作,著手于松類苗木接菌、造林試驗,經過40多年的不懈努力,至今我國已在菌根及其真菌資源調查,生理生化與生態,形態、解剖及分類,分離、培養及繁殖,菌劑生產及接種效應等有關領域研究取得了可喜成績。并已在育苗、造林等技術環節上得到了廣泛的應用。尤其在荒山、荒地、干旱風沙地區等土壤貧瘠、缺乏菌根資源的地區造林,菌根生物接種技術更能發揮巨大的作用。利用菌根接種技術育苗,提高造林成活率已受到國內外菌根學者的高度重視,但對宿主促生長抗逆機理等方面的研究還不夠深入。本文針對遼西地區降水稀少、水土流失嚴重,土質瘠薄,土壤中微生物數量明顯減少,樹木生長緩慢,蓄積量偏低的現實,嘗試用外生菌根真菌菌劑接種試驗,采用多功能優良菌根真菌與根際微生物一起調控維持土壤微生物生態和化學平衡,吸收多種礦物養分,改善植物體內營養狀況,并從菌根真菌抗旱性、抗病性等方面進行了探討,從而達到促進油松生長之目的,為外生菌根真菌接種技術應用于遼西地區的油松水土保持林提供理論依據。
1試驗地概況
試驗地位于遼寧省建平縣馬場林場,屬低山丘陵區。海拔500m,屬大陸性季風氣候,年平均氣溫7.9℃,年平均降水量400~600mm,年蒸發量1800~2100mm,約為常年降水量的2.5~3.8倍。各年降水分布不均勻,常形成周期性旱年,旱年頻率達20%~25%。土壤主要發育于黃土和紅土母質的淋溶褐土、褐土及少量碳酸鹽褐土。土壤瘠薄,腐殖質含量低。
2試驗材料與方法
2.1試驗材料
供試菌株為4株外生型菌根真菌,由中科院沈陽應用生態研究所微生物研究室分離、培養并提供,菌根真菌菌劑的制備采用一級斜面菌種,二級液體種子液,三級固體基質擴大培養方法,供試林分為5年生油松幼林。
2.2試驗方法
試驗小區面積10hm2。共4個小區,采用小區對比試驗,隨機排列,4種菌劑混合接種。接種方法為穴施,用量為每株1kg,并對試驗地連續2年(1998年5月、1999年5月)進行菌劑接種,同時在年末樹木生長停止后調查林木生長量(樹高、地徑),測定菌根侵染率,取樣進行土壤養分分析,全氮采用凱氏消煮法,全磷采用酸溶—鉬銻抗比色法,速效鉀采用醋酸銨浸提—火焰光度劑測定法。細菌計數用牛肉汁蛋白胨瓊脂平板表面涂抹法,真菌計數用馬丁氏培養基平板表面涂抹法,放線菌計數用淀粉銨鹽培養基平板表面涂抹法。蒸騰強度采用平均標準木的樹葉離體快速稱質量法。根水勢采用小葉流法。光合速率采用半葉法測定。
3結果與分析
3.1菌根侵染率調查
在樹木停止生長后的10月中、下旬隨機抽取樣株,用5級目測法,根據菌根根系上具有菌根的根數占總根數的百分比來測定菌根侵染率,以確定菌根化程度。菌根化程度按小根分叉數占總小根數百分比分為6個等級:0級為10%以下;1級為10%~19%;2級為20%~29%;3級為30%~39%;4級為40%~49%;5級為50%以上。測定結果為:接菌地當年侵染率為38%,接菌2年的侵染率為75%;對照地當年為17%,第2年為20%。表明供試菌種與油松具有較強的共生性,接菌的油松菌根侵染率為5級以上,對照的菌根浸染率僅為2級,而且經2年連續接菌的油松菌根侵染與接菌1年的油松相比,侵染率提高97.4%。
3.2菌根真菌對油松土壤微生物生態的影響
土壤微生物在參與森林土壤物質轉化和能量循環等過程中具有重要的作用。土壤微生物的繁殖代謝所引起的生化作用有利于森林土壤有機質轉化和腐殖質的形成等。本試驗于試驗地接種菌劑試驗前后,分別采集試驗林地根表層20cm厚的土壤,采用稀釋平板法對土壤中細菌、真菌、放線菌等微生物進行調查,測定其種群全數量變化,測定結果見表1。測定結果表明,接種菌劑的油松幼林土壤中細菌、真菌、放線菌數量均比沒接種的對照地有所增加。經2年連續接菌,隨著油松幼林菌根侵染率的提高,土壤中微生物數量在逐年增加。其中細菌增加的數量為382.8%,真菌為558.7%,放線菌為306.8%,尤其是土壤中真菌的數量增加更為明顯。
3.3菌根真菌對油松幼林生長的影響
采用劣味乳菇、赫絲膜菌、褐環乳牛肝菌、毛邊滑繡傘菌4株菌根的混合菌劑,對油松幼林連續2年進行接菌試驗,并于接菌后當年和第2年隨機選取油松樣株30株,對其進行樹高和地徑的生長調查和顯著性檢驗,結果見圖1和表2。測定結果表明,經連續接種2個生長季后,接菌林地與不接菌林地相比,生長量有較明顯的差異,其樹高增長46.1%,地徑增長41.3%。
3.4菌根真菌對油松林土壤氮、磷、鉀含量的影響
菌根菌具有降解土壤中復雜的礦物質和有機質并把它轉化為可被林木吸收、利用的有效養分的功能。在接種菌劑前、后分別采集試驗地土壤做土壤中全氮、全磷、速效鉀的養分含量測定,結果見表3。從表3中可以看出:接種前準備接種的試驗地與對照相比,氮、磷、鉀的含量沒有區別,接菌后的試驗地與對照相比,全氮含量明顯降低,全磷含量略有降低。
4結論與討論
4.1抗病機理
接種后的油松根部受到菌根真菌侵染后,形成二分叉,菌根菌菌絲變粗、病原菌繁殖器官受抑、菌絲死亡。菌根菌液體培養濾液對病源菌的產生、菌根菌的產生、菌根菌培養產生的揮發性物質的氣相色譜的測定,菌根菌在病原菌內重寄生現象的電鏡掃描觀察等都證明,菌根菌能產生抗生素(抗真菌、細菌、病毒)、萜烯類物質、酶及其他代謝產物而抗病。另外哈氏網能機械地阻擋病原菌對宿主的侵染,菌根菌根部化合物的有效利用及與其他有益微生物的關系,影響病原菌的生長而有利于宿主的健康生長,從而提高了林木的抗病能力。