高羊茅屬草坪草菌根發(fā)育及其與土壤有效磷、速效鉀的關(guān)系

鄒英寧,費永俊,王鳳玲 (長江大學園藝園林學院,湖北荊州434025)

叢枝菌根 (arbuscular mycorrhizas)是土壤中叢枝菌根真菌與植物根系形成的互惠共生聯(lián)合體,存在于約80%的陸生植物中。由于叢枝菌根能夠幫助寄主植物從土壤中吸收更多的養(yǎng)分和水分,植物叢枝菌根的研究日益受到重視。

已有的研究表明,大部分草坪草均能在自然條件下建立叢枝菌根的結(jié)構(gòu),提高草坪草根系的深度,幫助草坪草植物抵御逆境脅迫,減少肥料、殺蟲劑的使用,改善草坪色澤,從而提高草坪的質(zhì)量[1,2]。因此,叢枝菌根共生體已成為草坪草建立、維護管理的一個重要環(huán)節(jié),對于長期不施肥、土壤貧瘠、不灌溉的草坪尤為重要。

本研究探討了6個草坪草根系叢枝菌根的發(fā)育狀況,并分析其與根際土壤有效磷和速效鉀間的關(guān)系,進而探明草坪草菌根與土壤因子的關(guān)系,以期為今后叢枝菌根真菌應用于草坪草建立、維護管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取種植在長江大學西校區(qū)園藝園林學院草坪基地的禾本科高羊茅屬 (Festuca)美洲虎3號、美洲虎4號、沙漠王子、颶風、可奇思、黃金島為材料。這些草坪草為2007年11月播種。

1.2 試驗設(shè)計

試驗為單因素設(shè)計,共6個處理,每個草坪草品種為1處理。每個試材隨機選取25 cm2為1小區(qū),3次重復。

1.3 取樣及處理

2009年5 月中旬收集不同草坪草根系及土壤。試驗用土經(jīng)自然風干過篩備用;當年生根系剪成1～2 cm長的根段,置于FAA固定液中固定保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 測定方法

根系叢枝菌根的染色依照吳強盛等[3]的方法進行。菌根侵染通過根系侵染頻度、根系菌根侵染程度和侵染根段的菌根侵染強度表示。計算公式如下:

菌根結(jié)構(gòu)的發(fā)育程度則用單位根長侵入點、泡囊數(shù)、叢枝數(shù)表示。

土壤有效磷含量采用NaHCO3法[4]測定。土壤速效鉀采用醋酸銨浸提[4],AI 1200原子吸收分光光度計測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運用SAS 8.1統(tǒng)計軟件的ANOVA過程對處理間作差異性的測驗,采用LSD法進行多重比較分析,CORR過程作因子間的相關(guān)系數(shù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高羊茅屬草坪草的菌根侵染狀況

表1為6種高羊茅屬草坪草品種菌根的侵染狀況。結(jié)果表明,所有草坪草的侵染程度為19.48%～74.67%,侵染頻度為 31.31%～85.52%,侵染強度為60.21%～90.23%。在侵染程度上,以颶風植株的最高,美洲虎3號最差;在侵染頻度和侵染強度上,以美洲虎3號最差,且顯著低于其他5種,其他種類間無顯著差異。

表1 6個高羊茅屬草坪草品種根系叢枝菌根的侵染頻度、侵染程度和侵染強度

2.2 高羊茅屬草坪草菌根結(jié)構(gòu)的發(fā)育狀況

從表2可以看出,高羊茅屬草坪草根系的菌根叢枝數(shù)在0.1～2.7個/cm根長范圍,泡囊數(shù)0.5～9.8個/cm根長范圍,侵入點在0～0.3個/cm根長范圍。不同草坪草品種間在侵入點上沒有顯著差異,在叢枝數(shù)和泡囊數(shù)上表現(xiàn)顯著差異。在6個品種中可奇思根系的菌根泡囊數(shù)最高,美洲虎3號的最差;在叢枝數(shù)上以美洲虎4號的最高,美洲虎3號的最低。

表2 6個高羊茅屬草坪草品種菌根的叢枝數(shù)、泡囊數(shù)和侵入點

2.3 高羊茅屬草坪草在不同粗度根段上的菌根狀況

對6個高羊茅屬草坪草品種的所有根段菌根發(fā)育進行分析可以發(fā)現(xiàn),不同根段粗度上菌根發(fā)育狀況明顯不同 (表3)。在60～70 mm根段粗度上具有最高的侵染頻度和侵染強度;在40～50 mm根段粗度上具有最高的侵染頻度和叢枝數(shù);30～40 mm根段粗度上具有最高的侵入點;50～60 mm根段粗度上具有最高的泡囊數(shù)?？傮w來看,具有較高的菌根發(fā)育狀況主要集中在40～80 mm根段粗度上。

2.4 高羊茅屬草坪草根際土壤有效磷狀況

圖1表明,6個高羊茅屬草坪草品種的根際土壤有效磷中可奇思、颶風、黃金島、沙漠王子之間均無顯著差異;以美洲虎3號的根際土壤有效磷最高,且與其他品種之間均有顯著差異;美洲虎4號的根際土壤有效磷含量其次,且與其他品種之間均有顯著差異。

2.5 高羊茅屬草坪草根際土壤速效鉀狀況

圖2表明,6個高羊茅屬草坪草品種的根際土壤速效鉀中可奇思、颶風、美洲虎4號、沙漠王子之間均無顯著差異;以美洲虎3號的根際土壤速效鉀最高,且與其他品種之間均有顯著差異;黃金島的根際土壤速效鉀含量其次,且與美洲虎4號無顯著差異,與其他品種均有顯著差異;美洲虎4號與美洲虎3號間有顯著差異,但與其他各品種之間均沒有表現(xiàn)顯著差異。

表3 高羊茅屬草坪草在不同粗度根段上的菌根狀況

圖1 高羊茅屬草坪草根際土壤有效磷狀況

圖2 高羊茅屬草坪草根際土壤速效鉀狀況

2.6 高羊茅屬草坪草菌根發(fā)育狀況與土壤有效磷、速效鉀的相關(guān)關(guān)系

從表4可以看出,在高羊茅屬草坪草叢枝菌根的結(jié)構(gòu)中,只有叢枝數(shù)與侵染程度、侵染強度間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。草坪草菌根的侵染與土壤有效磷、土壤速效鉀間均呈現(xiàn)顯著或極顯著的負相關(guān)關(guān)系;對于菌根結(jié)構(gòu)狀況,只有泡囊數(shù)與土壤有效磷間呈現(xiàn)極顯著的負相關(guān)關(guān)系。

表4 高羊茅屬草坪草叢枝菌根發(fā)育狀況與土壤有效磷、速效鉀的相關(guān)系數(shù)

3 討論

本研究表明,高羊茅屬草坪草根系上叢枝菌根的結(jié)構(gòu)普遍存在,是典型的叢枝菌根類植物。本研究觀察的6個高羊茅屬草坪草品種中除美洲虎3號外,其他的5個草坪草品種菌根侵染頻度均在80%左右,這與Schreiner[5]研究的葡萄菌根侵染頻度基本一致。本研究結(jié)果還表明草坪草菌根侵染程度為19.48%～74.67%,叢枝菌根在不同草坪草品種上的發(fā)育是不同的。在6個品種中,以可奇思的叢枝菌根發(fā)育最好,美洲虎3號的發(fā)育最差。

草坪草叢枝菌根結(jié)構(gòu)發(fā)育在不同粗度根段上明顯不同,在60～70 mm根度粗度上,侵染程度侵染強度最高;在＜30 mm根度粗度上,菌根侵染狀況較低。在30～40 mm根度粗度上,侵入點最高;在40～50 mm根度粗度上,侵染頻度最高、叢枝數(shù)最高。在50～60 mm根度粗度上,泡囊數(shù)最高。在＞80 mm根度粗度上,侵染強度最低、泡囊數(shù)最低。在50～60、60～70、70～80、＞80 mm根度粗度上,侵入點均為0。并且從表3還可以看出根段粗度上菌根發(fā)育明顯不同,呈 “Λ”形,在＜40 mm根度粗度上,菌根發(fā)育較差;在40～80 mm根度粗度上面菌根發(fā)育較好;在＞80 mm根度粗度上,菌根的發(fā)育又較差。這表明在幼嫩根系和木質(zhì)化根系上菌根發(fā)育較差,在半木質(zhì)化根系上菌根發(fā)育較好,這可能與叢枝菌根真菌主要侵染半木質(zhì)化根系有關(guān)[6]。

叢枝菌根真菌的生長一定程度上依賴土壤有效磷的水平,倘若土壤有效磷低于34 mg/kg,叢枝菌根真菌的生長與土壤有效磷呈負線性相關(guān),而且土壤有效磷越低,叢枝菌根真菌生長的越好[7]。本研究中,美洲虎3號土壤有效磷含量最高,為33.40 mg/kg;可奇思土壤有效磷含量最低,為6.65 mg/kg。因此,土壤有效磷與侵染程度、侵染頻度、侵染強度、泡囊數(shù)間呈現(xiàn)顯著或極顯著線性負相關(guān)關(guān)系。發(fā)育良好的叢枝菌根只存在于貧瘠的有效磷低的土壤,它的功能才能發(fā)揮作用。

土壤速效鉀的水平與叢枝菌根真菌的生長也密切相關(guān)。本研究還表明土壤速效鉀與侵染程度、侵染頻度以及侵染程度間呈現(xiàn)顯著或極顯著線性負相關(guān)系。說明菌根發(fā)育的越好,植物吸收土壤中的鉀素越高,土壤中鉀素含量就低,說明菌根有助于植物對鉀素的吸收。

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