菌根对紫色土上间作玉米生长及磷素累积的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在土壤与植物系统的磷素循环中发挥着关键的作用。本文通过盆栽模拟试验研究了不同AMF接种状况[不接种(NM)、接种Glomus mosseae(GM)、接种G.etunicatum(GE)]和玉米/大豆间作体系不同根系分隔方式(不分隔、尼龙网分隔、塑料膜分隔)对间作玉米植株生长及磷素吸收累积的影响。研究结果表明:GM处理下的间作玉米根系侵染率在不同根系分隔方式之间的差异不显著,而GE处理则在塑料膜分隔处理下对玉米的侵染率最高。接种不同AMF对间作玉米促生效果不同,GM和GE处理在不同根系分隔情况下表现出各自的优势,与未接种处理相比,GM处理能使玉米生物量、株高有一定程度增加并在根系不分隔处理下玉米磷吸收较多、生长较好;GE处理能使植株生物量有一定程度增加并在尼龙网分隔处理下的玉米磷吸收较多、生长较好。间作体系不同根系分隔方式对玉米的影响也不同,其中玉米地上部生物量在根系分隔处理下普遍小于不分隔处理,但根系生物量的大小情况则刚好相反。另外,无论何种接种状况,玉米根系磷含量及吸收量均以尼龙网分隔处理显著较高。而根系磷吸收效率则以接种G.mosseae且不分隔根系处理显著高于分隔处理。所有复合处理中,以接种G.etunicatum与尼龙网分隔根系组合处理对间作玉米的生长及磷素累积的促进作用最好,若应用于滇池流域,可望有效控制坡耕地土壤磷素的迁移。     

间作作物菌根菌丝对红壤磷形态的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在植物与土壤系统中扮演着重要的角色,能促进寄主植物对养分尤其是磷(P)的吸收。间作在提高土壤P素利用及增产增收等方面具有重要作用。本研究通过三室隔网分室盆栽模拟试验,在玉米/大豆间作种植体系下,对菌丝室进行不同形态P处理[不施P(P0)、施用无机磷(IOP50)、施用有机磷(OP50)],同时在根室进行不同AMF处理[不接种(NM)、接种Funneliformis mosseae(FM)],研究了不同外源形态P添加和AMF处理下,菌根作物对菌丝室红壤中不同形态P吸收利用的影响。结果表明:与单作-FM-IOP50处理相比,间作-FM-IOP50处理下的玉米P吸收量显著增加150.2%,大豆P吸收量增加24.5%;除大豆单作-P0处理外,接种FM均明显降低菌丝室土壤有效磷含量。除大豆单作-FM处理外,施用IOP50使土壤有效磷含量在单作条件下最高,而在间作条件下则最低。对红壤P形态的分级结果表明,接种AMF均一定程度增加了Ca_2-P、Al-P、Org-P、O-Al-P、Ca_(10)-P的含量,而间作则显著提高了作物对土壤Ca_2-P、Fe-P的吸收;相比其他处理,土壤Ca_2-P、Org-P、O-Al-P含量在间作-FM-IOP50组合处理下较高(P0.05)。相关分析显示,Ca_2-P与玉米植株P吸收量呈显著负相关,而O-Al-P与大豆植株P吸收量呈显著负相关。总之,接种FM、磷肥施用与间作均在一定程度上促进了宿主作物对P的吸收累积。其中间作-FM-IOP50组合是促进间作玉米生长、P素吸收及Ca_2-P、Org-P、O-Al-P增加的最佳组合,通过促进无机磷的活化而改善作物对P素的吸收利用,有效削减土壤P素的残留,若将其应用于滇池流域,可望减少P素的流失。     

外源磷与AMF对间作玉米种植红壤无机磷形态的影响

通过三室隔网分室盆栽模拟试验,研究了分室不同磷(P)源[无机磷(磷酸二氢钾)和有机磷(大豆卵磷脂),P添加量均为50 mg·kg-1]添加和根室接种不同丛枝菌根真菌(AMF)[Glomus mosseae(GM)、Glomus etunicatum(GE)]对间作玉米种植红壤无机磷形态的影响。结果表明:无论接种与否,间作处理使根室土壤有效磷含量显著降低,说明间作能够促进玉米植株对土壤有效磷的吸收,且有效磷的耗竭从根际土壤开始。除OP50-单作玉米处理的Org-P外,接种AMF均一定程度增加了各形态无机磷含量。此外,根室土壤有效磷的主要组分为Ca2-P、Al-P和Org-P,其中Org-P与土壤有效磷有着极显著的负相关关系。     

接种丛枝菌根真菌(AMF)对施磷石膏云烟87的生长以及砷污染的影响

【目的】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能够促进作物养分的吸收及生长,且对土壤砷污染有一定的抗性。磷石膏(phosphogypsum,PG)因含有丰富的磷、硫等养分可以为作物生长提供必要的养分,同时也可能带来砷污染的风险。【方法】为了探讨接种AMF对云烟87生长的影响以及磷石膏农用可能引起的砷污染风险,通过盆栽模拟试验研究了不同PG添加量(0和40 g/kg以PG0、PG40表示)和接种不同AMF[不接种None mycorrhizal(NM)、接种G.mosseae丛枝菌根真菌(GM)、接种G.aggregatum丛枝菌根真菌(GA)]对云烟87苗期生长及其磷、硫、砷吸收的影响。【结果】试验结果表明:无论接种与否,PG40处理的云烟87植株磷含量、吸收量及吸收效率均显著增加,其地上部硫含量及吸收量也显著增加;除NM处理外,添加PG均显著增加了云烟87根系的硫含量、硫吸收量及吸收效率,并显著增加了其植株的生物量。相同PG添加水平下,与NM处理相比,接种GM显著增加了云烟87根系的磷、硫吸收效率和植株的磷、硫含量及吸收量,另外,GM处理显著降低了其地上部砷含量及吸收量但显著增加了其植株的磷砷吸收比。在PG0处理下,接种GA显著增加了云烟87植株的磷含量及吸收量,并显著增加了其地上部硫含量及吸收量。在PG40处理下,接种GA显著增加了云烟87根系的硫含量和吸收量以及植株的生物量。无论是否添加PG,接种GA不同程度地降低了云烟87地上部砷含量和吸收量从而增加了其地上部的磷砷吸收比。【结论】在所有复合处理中,以添加磷石膏40 g/kg和接种GM对云烟87生长的促进效果较好,对施用磷石膏造成的砷污染有一定程度的抵御作用。     

隔根与接种 FM 对红壤上玉米/大豆植株生长及氮素利用的影响

【目的】探讨接种摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae,FM) 和不同隔根处理对红壤上间作植株生长、植株氮吸收量和土壤氮的影响。【方法】采用盆栽模拟试验,设不同菌根处理[不接种 (NM)、接种 (FM)]与玉米/大豆不同隔根处理 (根系不分隔、部分分隔、完全分隔)。【结果】接种 FM 的玉米、大豆根系均有一定的侵染,菌根侵染率在部分分隔处理下最低。间作根系的分隔处理对玉米和大豆的菌根依赖性产生了明显影响,大豆的菌根依赖性随间作交互作用强度的加大而增加。无论何种隔根处理,接种 FM 均显著增加了玉米植株生物量,其地上部生物量高出 NM 处理 11.7%～81.4%,根系生物量高出 NM 处理 18.8%～166.7%。根系分隔处理下,接种 FM 均显著降低了大豆生物量。同一隔根方式下,接种 FM 明显提高了玉米的植株氮吸收量和根系氮吸收效率。在不分隔处理下,接种 FM 显著增加了大豆的地上部氮吸收量,但在部分分隔和完全分隔处理下则反而有所下降;在部分分隔处理下,接种 FM 显著降低了大豆根系的氮吸收量,在不分隔和完全分隔处理下亦呈下降趋势。在部分分隔处理下,接种 FM 显著提高了大豆根系氮吸收效率,在完全分隔处理下反而有明显下降,且在 NM–不分隔处理下的大豆根系氮吸收效率最低。相关分析显示,玉米、大豆植株氮吸收量与土壤碱解氮含量呈显著负相关。【结论】接种丛枝菌根真菌 (AMF) 和隔根方式的组合能不同程度地影响玉米和大豆对氮的吸收利用及间作植株的生长,并能对土壤有效氮产生较大影响。所有的复合处理中,AMF和间作根系部分分隔处理组合对玉米和大豆生长及氮素利用的促进作用较好,并能有效降低土壤碱解氮的残留。     

接种丛枝菌根真菌和施用磷石膏对烤烟生长及砷累积的影响

为了探讨丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizalfungi,AMF）对烤烟生长及磷石膏农用安全的影响,通过盆栽模拟试验研究了磷石膏（Phosphogypsum,PG）不同添加量[0、40mg·g^-1（PG0、PG40）1和接种两种AMF[Glomus massecle（GM）、G．aggregatum（GA）】对烤烟（KRK26）苗期生长及其磷（P）、硫（S）、砷（As）吸收的影响。试验结果表明：无论是否接种AMF,磷石膏的添加均显著增加了KRK26地上部生物量及其植株s含量、吸收量及吸收效率;除不接种处理（NM）的烤烟根系外,PG40处理显著增加了KRK26植株P含量、吸收量及吸收效率,并显著降低了NM处理的地上部As含量及吸收量,进而增加了磷砷吸收比。相同PG添加水平下,与不接种相比,接种GM和GA均显著增加了KRK26植株的生物量。除PGO处理的烤烟根系外,接种GM显著增加了KRK26植株P、S含量与吸收量及吸收效率,以及植株As含量及吸收量,并显著增加了PG40处理的植株磷砷吸收比;接种GA也显著增加了KRK26植株P、S含量及吸收量,并显著降低了PG0处理地上部As含量及吸收量。所有复合处理,以添加磷石膏40mg·g^-1和接种GA处理对KRK26的生长促进效果较好,对磷石膏施用造成的As污染有一定抵御作用。     

不同磷水平下玉米-大豆间作对根系有机酸分泌特征及磷吸收的影响

通过盆栽试验,探讨不同磷水平下玉米-大豆间作根系分泌物中有机酸以及磷吸收的变化特征。结果表明:与单作相比,在P50和P100水平下,间作种植显著提高了玉米和大豆籽粒产量70.82%、52.67%和22.46%、16.62%。2个磷水平下,玉米-大豆间作具有明显的磷吸收优势,磷吸收土地当量比(LERP)为1.32～1.56,且LERp不受磷水平调控。与常规磷水平(P100)下的单作相比,玉米-大豆间作在磷肥减施1/2 (P50)的条件下,并未降低玉米和大豆的磷素吸收量。间作改变了玉米和大豆根系有机酸分泌的种类,显著提高了有机酸的分泌速率,并且在P50水平下间作处理有机酸的分泌速率最大。因此,间作诱导根系有机酸分泌增加是驱动不同磷水平下玉米和大豆磷高效吸收的重要机制之一,玉米-大豆间作具有减施磷肥并维持作物产量和磷吸收的潜力。     

接种菌根真菌对不同磷效率基因型大豆生长和磷吸收的影响

接种丛枝菌根真菌(AMF)能显著促进大豆生长和对磷的吸收,但不同磷效率基因型大豆对AMF接种的响应还少有报道。为探究接种AMF对不同磷效率基因型大豆生长和磷转运基因表达的影响,以磷高效大豆BX10和磷低效大豆BD2为试验材料进行盆栽试验,设置接菌和不接菌处理,对大豆干重、菌根侵染性状、氮磷养分含量、根系性状,以及菌根诱导的磷转运基因表达进行了分析。结果表明, AMF接种显著促进了大豆的磷吸收,并且接菌效果存在显著的基因型差异,接种AMF显著增加了BD2的地上部干重、磷含量以及植株总磷吸收量,但只增加了BX10的地上部磷含量和总磷吸收量,对植株地上部干重没有显著影响。无论接种与否,BD2的地上部磷含量均显著高于BX10,表明磷低效的BD2具有较高的植株体内磷转运能力。不接菌条件下,两个大豆基因型根系性状无显著差异;接种AMF后BX10的根系体积和根系平均直径均显著高于BD2。BD2的菌根生长反应(MGR)和菌根磷反应(MPR)均显著高于BX10,对菌根依赖性更高。此外,在接菌处理的BD2根系,代表菌根途径磷吸收的磷转运基因GmPT8、GmPT9和GmPT10表达均显著高于BX10;相应地,BD2的总磷吸收量也显著高于BX10。以上结果表明,接种AMF对促进磷低效大豆BD2生长和磷吸收的作用更大,这可能主要是由于BD2菌根途径的磷吸收量较高,体内磷转运效率较高。以上结果将为研究AMF接种对磷吸收的贡献提供理论依据。     

玉米/大豆间作体系中供磷水平对玉米磷吸收及根系生长的影响

为探究不同供磷水平对间作体系玉米根系形态特征的影响,并分析这些根形态参数变化与玉米植株磷素吸收的相应关系,研究通过盆栽试验,设置玉米单作、玉米与大豆间作2种种植模式及不施磷(0 mg/kg)、低磷(50 mg/kg)、中磷(100 mg/kg)、高磷(150 mg/kg)4个施磷水平。结果表明,与玉米单作相比,玉米与大豆间作种植分别显著增加了玉米根长、根表面积、根体积、根尖数和根干重24.17%、32.23%、35.01%、26.11%和36.97%,显著降低了根平均直径17.74%,并显著提高了玉米磷吸收量58.94%。与100 mg/kg常规施磷水平的玉米单作相比,50 mg/kg低磷条件下间作玉米磷吸收量并未降低。相关分析、通径分析和逐步回归分析结果显示,根系形态各参数与玉米磷吸收均有显著的相关性,其中根干重与玉米植株磷吸收的相关性最大,其次是根表面积与根系平均直径。综上表明,根系生长、根系表面积的增大以及平均根直径的减小是玉米与大豆间作提高玉米对磷素吸收能力的重要原因。     

施磷量对玉米 -大豆间作根际红壤无机磷形态及磷吸收的影响

通过盆栽模拟试验,探讨不同施磷量对玉米 -大豆间作作物生长及磷吸收的影响,并分析根际红壤中各无机磷形态的变化。结果表明:与单作相比,玉米 -大豆间作显著提高了作物地上部生物量及磷素吸收量,并具有明显的产量优势。与常规施磷水平(P100)下的单作相比,玉米 -大豆间作条件下,磷肥减施 1/2(P50)并未降低作物籽粒产量与玉米的磷吸收量。间作种植显著降低了玉米、大豆根际红壤总无机磷含量,并且无机磷减少量主要以O-P、Fe-P和 Ca-P为主。玉米、大豆根际土壤Fe-P、Al-P、Ca-P与 O-P占土壤总无机磷含量的比例主要受磷水平的调控,而种植模式对玉米和大豆根际土壤中各无机磷形态的比例(除 Fe-P外)均没有影响。在本试验条件下,玉米 -大豆间作通过根系交互作用主要促进土壤中 Fe-P、Ca-P和 O-P的活化来增加玉米与大豆的磷吸收,并具有节约磷肥、维持作物产量和磷吸收的潜力。     

蚯蚓与菌根提高玉米生长和氮磷吸收的互补效应

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。研究蚯蚓菌根互作及其对玉米吸收土壤中的氮、磷养分的影响,可为提升土壤生物肥力及促进农业的可持续发展提供理论依据。【方法】本研究采用田间盆栽方式,以玉米为供试作物,研究蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)互作及其对玉米养分吸收的影响。试验设置P 25和175 mg/kg两个水平。每个磷水平进行接种与不接种菌根真菌以及添加与不添加蚯蚓,共8个处理。调查了玉米生长、养分吸收以及真菌浸染和土壤养分的有效性。【结果】两个磷水平下,蚯蚓和菌根在增加玉米地上部和根系生物量方面有显著正交互作用(P0.05)。接种菌根真菌的各处理显著增加了玉米的侵染率及泡囊丰度、根内菌丝丰度等菌根指标。同时添加蚯蚓和接种菌根真菌的处理(AM+E)显著提高了菌根的侵染率、菌丝密度、丛枝丰度和根内菌丝丰度但是泡囊丰度有所下降。两种磷水平下,AM+E处理玉米地上部和地下部含氮量和含磷量均显著高于其他三个处理。在低磷条件下,地上部氮磷总量的增加分别是添加蚯蚓和接菌的作用;而地下部磷总量的增加主要是菌根真菌的作用。在高磷条件下,单加蚯蚓显著增加玉米氮磷的总量,而接种菌根真菌对玉米氮磷吸收的影响未达显著性水平。在高磷条件下,单加蚯蚓的处理显著提高玉米地上地下部生物量(P0.05),而单接菌的处理效应不显著,蚯蚓菌根互作通过提高土壤微生物量碳、氮实现对玉米生长和养分吸收的调控。在低磷条件下,单接菌显著提高了玉米的生物量(P0.05),单加蚯蚓的处理具有增加玉米生物量的趋势。菌根真菌主要促进玉米对磷的吸收,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮磷养分增加土壤养分的有效性,蚯蚓菌根互作促进了玉米根系对土壤养分的吸收并形成氮磷互补效应。【结论】无论在高磷还是低磷水平下,蚯蚓菌根相互作用都提高了玉米地上地下部生物量、氮磷吸收量同时提高了土壤微生物量碳、氮。蚯蚓菌根相互作用对植物生长的影响取决于土壤养分条件。在高磷条件下(氮相对不足),蚯蚓菌根互作通过调控土壤微生物量碳、氮调控玉米生长和养分吸收。低磷条件下,菌根主要发挥解磷作用,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮素,蚯蚓和菌根互补调控土壤中氮、磷,从而促进植物的生长和养分吸收。     

丛枝菌根真菌(AMF)对玉米/蚕豆和玉米/稗草互作体系植物生长的反馈调节

【目的】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,简称AMF)对农田生态系统中作物的生长起着重要作用。不同宿主植物和作物种植方式对土壤中菌根真菌具有一定的选择性,从而影响菌根真菌对后茬植物生长的反馈效应。间作体系是农业生产中增产增效的一种重要的种植模式,明确AMF在间作体系中对植物生长的反馈作用,对理解间作体系地上-地下相互作用具有重要的意义。【方法】本试验采用三种常见的AMF(Funneliformis mosseae、Rhizophagus intraradices和Claroideoglomus claroideum)混合接种剂,在单作(玉米,蚕豆,稗草)和间作(玉米/蚕豆和玉米/稗草)条件下,通过两个阶段(AMF驯化及反馈)的反馈试验,模拟研究了三种植物在单作和间作中的反馈强度及AMF的调节作用。【结果】在驯化阶段,玉米/稗草间作体系中,与单作相比,间作玉米地上部生物量减少了64.0%,间作稗草地上部生物量增加了47.8%。玉米/蚕豆间作体系中,与单作相比,两者作物地上部生物量增量分别达21.7%和38.3%。反馈阶段中,单作时,与灭菌处理相比接种AMF后玉米、稗草和蚕豆的地上部生物量分别增加602.3%、 80.6%和21.1%; 间作时,与灭菌处理相比接种AMF后玉米地上部生物量平均增加613.1%,稗草增加80.7%, 蚕豆增加21.4%。单作玉米存在负到零反馈作用,与灭菌处理相比,接种AMF后玉米负反馈作用减弱至零反馈作用。从单作到间作,玉米的反馈作用由负变为零到正反馈作用。【结论】玉米和稗草之间是竞争关系,玉米处于竞争弱势稗草处于竞争优势。玉米对AMF的响应最为强烈,其次是稗草,最后是蚕豆。接种AMF或与其它植物间作后均减弱玉米的负反馈作用,表明丛枝菌根真菌可通过减弱单作玉米的负反馈实现间作增产。     

低磷环境下接种丛枝菌根真菌促进紫花苜蓿生长和磷素吸收的机理

  【目的】  磷极易被土壤吸附和固定,导致土壤中磷有效性较低。研究接种丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 和低磷处理两者交互对紫花苜蓿生长和磷吸收的影响,为提高碱性土壤中磷肥利用率提供理论依据。  【方法】  以黄绵土和紫花苜蓿 (Medicago sativa) 为试验材料进行盆栽试验。在施磷0、5、20 mg/kg (P0、P5、P20) 3个水平下,分别设接种和不接种丛枝菌根 Glomus mosseae BGC YN02 (+AMF、–AMF) 处理。植物生长120天后测定植株生物量、磷吸收量、AMF侵染率以及根际和非根际土壤的pH、土壤碱性磷酸酶活性、土壤有效磷含量、土壤微生物生物量磷,分析根际有机酸的组成与含量。  【结果】  +AMF处理中植物根系被AMF侵染,且施磷水平对侵染率没有显著影响;施磷和+AMF处理显著提高了植株地上部、地下部生物量以及磷含量,其中P20+AMF处理生物量和磷含量最高;根际有机酸总量随施磷水平上升而显著降低,但+AMF处理有机酸总量高于–AMF处理,其中柠檬酸和乙酸含量的变化较为明显;施磷和+AMF显著降低土壤碱性磷酸酶活性,增加土壤有效磷含量和微生物生物量磷,且低磷环境 (P0、P5) 下根际土壤碱性磷酸酶活性和微生物生物量磷均显著高于非根际土;P20处理显著降低磷利用效率和磷肥利用率,+AMF处理显著提高磷肥利用率。  【结论】  碱性土壤 (黄绵土) 中,AMF和紫花苜蓿根系能建立较好的共生关系,低施磷水平 (施磷量 ≤ 20 mg/kg) 对AMF侵染率没有显著影响。施磷和接种AMF均可以显著促进紫花苜蓿生长和磷吸收。低磷环境下,接种AMF可以扩大植物根系吸收范围,同时增强根际土壤碱性磷酸酶活性,促进根系分泌有机酸,特别是乙酸和柠檬酸,从而提高磷肥利用率。