不同施磷水平下 AM 真菌发育及其对玉米氮磷吸收的影响

【目的】不同丛枝菌根 (abuscular mycorrhizal,AM) 真菌菌种 (株) 因其分离地点及宿主的不同,其生理发育与生态功能差异显著,尤其是土壤养分状况对其影响更明显。研究不同土壤磷水平对 AM 真菌侵染宿主及生长发育繁殖的影响,以及不同 AM 真菌对玉米生长及氮磷吸收的影响,可以深化了解 AM 真菌与土壤磷的关系。 【方法】采用盆栽试验,以玉米为宿主植物,土壤灭菌后分别添加 0、50、200、500 mg/kg 4 个水平的磷营养 (P0、P50、P200、P500),并分别接种 6 种 AM 真菌,以不接种为对照。测定了 AM 真菌侵染率、丛枝丰度、孢子数、菌丝密度、玉米植株氮磷比 (N/P) 生态化学计量特征,讨论了不同土壤磷水平与 AM 真菌生长发育间的关系,以及 AM 真菌对玉米吸收利用氮、磷的影响。 【结果】在 P50 条件下,AM 真菌的侵染率、根内丛枝结构、根外生物量 (孢子数、菌丝密度) 显著高于不加磷 P0 和 P200 和 P500 处理,而且 AM 真菌侵染及生长发育指标在高磷水平时,显著下降。不同磷水平处理下,不同 AM 真菌对玉米的侵染能力及生物量存在明显差异。在 P0 和 P50 条件下,接种 G.m 处理侵染率达到 75%,菌丝密度达 240 m/g,显著高于其他五个 AM 真菌。AM 真菌 C.c、R.a、C.et 的菌根侵染状况及生物量次之,D.s、D.eb 最差。在高磷 P200 和 P500 条件下,仅有 F.m 真菌处理的侵染状况及生物量最高。在 P0、P50 水平下,接种 F.m、R.a、D.eb 显著降低了植株氮含量;在不加磷 (P0) 水平下,接种处理均显著促进了玉米植株中磷含量的提高,在 P50 水平下,F.m 植株磷含量显著高于不接种对照;在 P0、P50、P200 水平下,接种 AM 真菌处理降低了玉米植株中 N/P 比,且不同菌种间存在差异,接种真菌 F.m 处理的 N/P 比明显最低。 【结论】土壤添加低量磷 (50 mg/kg) 更适合 AM 真菌的侵染及生长发育,也利于菌根效应的发挥。侵染能力及效应以耐高磷菌种 F.m 最好,然后依次为 C.c、R.a、C.et。在适量磷条件下,接种 AM 真菌能够调节植株体 N/P 比达到平衡,改善植物营养状况,促进玉米生长。     

供磷水平对玉米丛枝菌根侵染及其对异质养分吸收的影响

【目的】 探究酸性土壤玉米丛枝菌根侵染对植物磷素吸收的促进作用,以加深理解根外菌丝对局部磷养分的获取如何受丛枝真菌侵染和环境磷养分的影响。 【方法】 以玉米为宿主植物,进行盆栽试验。在低磷酸性土壤上设置供P 0、50、500 mg/kg 3个水平 (P0、P50、P500),供试磷肥为磷酸二氢钾。每个处理再设置局部养分处理,即在每个重复中埋置两个各装有120 g灭菌土 (提前加 P 50 mg/kg) 的塑料小管,分别用孔径为0.45 μm(根系、菌丝均不能进入,以“–H”表示处理) 和50 μm(根系不能进入,菌丝可以进入,以“+H”表示处理) 的尼龙膜封住管口。测定了玉米的生长与磷吸收、土著丛枝菌根真菌的侵染和根外菌丝密度以及菌丝对局部磷养分的获取。 【结果】 1) 玉米株高、叶片SPAD值、全株干重、磷浓度及吸收量都随供磷水平升高而增加,以P50处理的根系干重最高,根冠比随供磷水平上升而降低。3个供磷水平下玉米根系均有不同程度的丛枝菌根真菌侵染。以P50处理的丛枝菌根侵染率、丛枝和孢囊结构发育最好;P0处理的丛枝菌根侵染率、丛枝丰度与P50处理没有显著差异,但孢囊丰度明显下降;P500处理虽然87.2%的根系具有侵染点,但整个根系形成的真菌结构、丛枝和孢囊比例远低于P0和P50处理,丛枝菌根的发育受到严重抑制。2) 土体土 (除塑料管之外的土) 菌丝密度随供磷水平升高而降低,但P0和P50处理差异不显著。–H处理塑料管中的菌丝密度在3个供磷水平下基本不变,保持在极低水平,而+H处理塑料管中的菌丝密度随供磷水平升高而下降。在相同供磷水平下,土体土的菌丝密度最高,其次是+H处理,–H处理的菌丝密度最低。根外菌丝从+H处理塑料管中获取的磷随环境供磷水平的升高而减少。 【结论】 酸性土壤条件下,适当地供磷可以促进玉米根系生长和丛枝菌根真菌的侵染。根外菌丝对局部磷养分的获取受环境磷养分的调控,在环境磷养分较低而局部磷养分高于环境磷养分时,较多的菌丝会进入局部区域获取磷。      

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。     

生物炭和AM真菌提高矿区土壤养分有效性的机理

【目的】矿区土壤贫瘠、有效养分含量低,而生物炭和丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌能够改善土壤养分,提高植物对环境胁迫的抗性和养分的利用。因此探究生物炭和AM真菌对矿区土壤的改良效果,可为矿区污染土壤生态恢复和新型肥料的开发提供参考。【方法】温室盆栽试验的土壤采自河南省洛阳市新安县江春矿区,以玉米"弘单897"为试验材料。试验设计4个处理,分别为原状土壤对照(CK)、添加生物炭(B)、接种AM真菌(M)、添加生物炭和接种AM真菌(BM),每处理重复8次,完全随机区组设计,玉米于矿区土壤中培育2个月后收获,测定根系生长、生理特性和土壤养分含量。【结果】施用生物炭和接种AM真菌均能够促进玉米生长,提高玉米叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶色值(SPAD值)和抗氧化酶活性,提高土壤养分含量。接种AM真菌对促进玉米生长、改善生理特性和磷吸收的效果优于生物炭,而生物炭提高土壤pH值和玉米对钾吸收的效果较好。生物炭和AM真菌联合处理玉米的总根长、根部和地上部干重分别较CK增加了84.22%、176.67%和45.84%,玉米叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别较对照提高35.42%、56.44%和88.31%,叶色值比CK提高了22.77%,菌根侵染率较CK提高234.20%,菌丝密度可达到4.37 m/g,总球囊霉素和易提取球囊霉素分别达到4.32 g/kg和1.60 g/kg,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较对照提高24.23%、43.26%、98.63%和33.93%。【结论】生物炭和AM真菌单独或复合处理均能够促进玉米生长和提高土壤养分有效性,生物炭和AM真菌联合处理可促进玉米生长、改善生理特性、促进养分吸收、提高土壤养分效果,可作为退化土壤生态修复和农业生产安全的一项有效措施。     

低磷土壤接种菌根真菌和解磷细菌对大田玉米生长和磷吸收的影响

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与多数陆生植物共生,促进植物吸收养分尤其是磷。解磷细菌(Phosphate-solubilizing bacteria,PSB)可以活化土壤中难溶性无机磷和有机磷。本研究采用苯菌灵对田间低磷土壤中土著AM真菌进行灭菌,并接种外源AM真菌(Glomusversiforme,G.v)和PSB(Pseudomonassp.),研究AM真菌和PSB接种对不同生育期玉米生长、磷养分吸收和产量的影响。结果表明,施用苯菌灵能够有效地抑制土著AM真菌对玉米根系的侵染,未施用苯菌灵处理中土著AM真菌促进了玉米前期和收获期的生长,提高了玉米吸磷量;接种Pseudomonas sp.促进了玉米六叶期根系的生长;接种外源AM真菌G.v促进了玉米六叶期和收获期地上部的生长,但降低了玉米产量。双接种Pseudomonas sp.和G.v对玉米生长、吸磷量和产量未表现出显著的协同效应。     

设施大棚间作玉米对丛枝菌根网络形成及辣椒疫病防治的影响

丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal,AM）真菌对辣椒疫病等土传病害具有生防潜力,但由于难以纯培养而未能实现规模化生产应用,如能调动土著AM真菌的抑病功能则对实际生产具有重要指导意义。依托重庆石柱辣椒科技园,研究设施大棚中间作玉米对土著AM真菌生长及辣椒疫病防治的影响。结果表明,与辣椒单作相比,间作玉米处理辣椒根系AM真菌侵染率、根际AM真菌数量与土壤磷酸酶活性以及小区作物养分总吸收量均显著提高,辣椒疫病发病率与病情指数、单株辣椒的磷吸收量及果实生物量均显著下降,其中种植密度更高的等垄宽间作处理两种作物根系AM真菌侵染率、小区玉米产量及作物养分总吸收量均显著高于等行距间作处理,辣椒疫病发病率与之正好相反。设施环境下间作玉米或能通过促进AM真菌生长及其对辣椒根系的侵染来增强其对辣椒疫病的防治功效,其中等垄宽间作处理具有更好的经济效益。     

土壤因子对西藏高原草地植物AM真菌的影响

于西藏高原中部地区就土壤因子对草地植物AM真菌的影响进行的研究表明：AM真菌孢子密度与菌根侵染率、菌根侵染强度无相关性；土壤质地对AM真菌孢子密度的影响明显大于土壤类型，壤土、粉砂土中AM真菌对植物根系的侵染率高于砂壤土；土壤pH与植物根围土壤孢子密度、菌根侵染率分别呈显著正相关和正相关，与菌根侵染强度则呈负相关；土壤有机质与AM真菌孢子密度呈负相关，菌根侵染效果则随土壤有机质含量的增加而提高；高磷土壤环境对AM真菌产孢和侵染均具不同程度的抑制作用，其中植物菌根侵染率随土壤有效磷含量的提高而呈显著下降；AM真菌对莎草科植物矮生嵩草、扁穗莎草根系具有良好的侵染效应。     

接种AM真菌对采煤沉陷区文冠果生长及土壤特性的影响

煤炭井工开采往往造成地表塌陷,导致了土壤养分贫瘠和水分缺乏,土壤沙化和水土流失,从而限制了当地矿区植被生长,而丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AM真菌)对植被生长有促进作用。以文冠果为宿主植物,采用野外原位监测和室内分析方法,研究了未接种和接种丛枝菌根真菌对采煤沉陷区复垦植物文冠果生长和土壤特性的影响。结果表明:与未接种AM真菌处理相比,接种AM真菌显著提高了文冠果根系菌根侵染率和土壤根外菌丝密度,7月接种AM真菌文冠果的株高、冠幅和地径提高了31.89%,23.07%,9.89%。同时,9月接种AM真菌处理的根际土壤全氮、碱解氮和有机碳含量分别比对照组增加0.29g/kg、13.0mg/kg和1.4g/kg,接种AM真菌显著提高了根际土壤的含水率、总球囊霉素和易提取球囊霉素,而速效磷和速效钾的含量显著降低。相关分析结果表明,菌根侵染率、土壤根外菌丝密度与根际土壤理化性质之间存在协同反馈效应。因此,接种AM真菌促进了采煤沉陷区复垦植被文冠果的生长和土壤的改良,这对矿区水土保持、维持生态系统稳定性和持续性具有重要意义。     

玉米丛枝菌根真菌根外菌丝表面定殖细菌解磷功能鉴定

【目的】在田间原位条件下研究丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal, AM)真菌根外菌丝表面有无解磷细菌定殖,并对存在的解磷细菌的种类进行鉴定,对其活化有机磷的能力进行检测,从而为更好地认识菌丝际土壤有机磷的周转和磷的生物地球化学循环过程提供依据。【方法】利用河北省曲周县中国农业大学实验站的玉米长期定位试验,采用田间埋膜方式从玉米根系周围收集AM真菌的根外菌丝,用蒙金娜有机磷固体培养基筛选菌丝表面具有矿化植酸钙能力的细菌,对筛选出的细菌进行分离、 培养,然后提取细菌DNA,通过16S rDNA测序分析来确定解磷细菌的种类。分离鉴定的菌株先用蒙金娜有机磷固体培养基通过测定菌落直径(d)及溶磷圈直径(D)初步鉴定其活化植酸钙的能力,再用无菌的蒙金娜有机磷液体培养基确定每株解磷细菌矿化植酸磷的能力,并对溶液的pH进行测定,每个菌株重复3次。最后采用两室隔网根盒将分离纯化的解磷细菌回接至AM真菌根外菌丝,鉴定回接成功率,确定分离出的解磷细菌能否成功定殖于菌丝表面。【结果】从AM真菌根外菌丝表面分离得到了29株具有活化有机磷能力的细菌,分属于芽胞杆菌、 假单胞菌、 沙雷氏菌、 葡萄球菌和肠杆菌5个不同的属。通过有机磷液体培养进一步检测这些菌株活化植酸磷的能力,发现它们对植酸磷的矿化率为1.9%~21.9%。其中假单胞菌属细菌的解磷能力相对较强,对植酸磷的矿化率达14%以上,液体培养基的pH值下降2~4个单位。将分离纯化的细菌回接至两室隔网根盒的菌丝室,培养30 d后,从菌丝表面再次检测到除假单胞菌属外的芽胞杆菌属(Bacillus)、 沙雷氏菌属(Serratia)、 葡萄球菌属(Staphylococcus)和肠杆菌属(Enterobacter)细菌,另外还检测到贪铜菌属(Cupriavidus)细菌。【结论】在田间原位条件下,与玉米共生的AM真菌的根外菌丝表面有多种解磷细菌定殖,它们活化有机磷能力存在差异,其中以假单胞菌属细菌的解磷能力相对较强。     

丛枝菌根真菌对西藏高原固沙植物吸磷效率的影响

采用盆栽方法,就外源菌种、土著菌种(含混合菌种)对固沙植物白草(Pennisetum.flaccidum)生长和吸磷效率的影响进行了研究。结果表明,白草具有较高的菌根依赖性(平均达166.4%);不同AM真菌(或真菌组合)对白草根系均具显著的侵染效应。随菌根侵染率的提高,植株生物量、吸磷量均呈显著增加(相关系数分别为0.7465*、0.6000*);菌根菌丝对白草吸收土壤磷素的贡献十分明显,各接种处理菌根菌丝对植物吸收土壤磷素的贡献量、贡献率分别在3.2～11.6.mg/pot和61.5%～85.3%之间;接种菌根处理植株吸磷量呈Glomus.intraradicesG.mosseae+G.etunicatum+G.intraradices+Scutellospora.erythropaG.mosseae(外源菌种)G.mosseae+G.intraradices+Scutellospora.calosporaG.mosseae-I(土著菌种)G.etunicatum的趋势。此外,不同AM真菌对寄主植物地上部、根部生物量和吸磷量的影响程度明显不同,一般呈地上部根系的趋势,但寄主植物根系的生长速率相对较快;土著菌种中,多菌混合接种对寄主植物的侵染效应明显高于单一接种。     

Effects of nitrogen feeding for extraradical mycelium of Rhizophagus irregularis maize symbiosis incorporated with phosphorus availability

In terrestrial ecosystems, plants are frequently in symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) with mineral nutrients and photosynthesis carbon exchanges in between. This research sought to identify the effects of phosphorus (P) levels on the nitrogen (N) uptake via extraradical mycelium (ERM) and the mycorrhizal growth response (MGR) of maize plants within the AMF symbiosis. Pots were separated into root compartments and hyphae compartments (HCs) with two layers of a 30‐μm mesh membrane and an air gap in between, where only hyphae could pass through, to avoid both N diffusion and root growth effects. Maize plants were inoculated with Rhizophagus irregularis with different N fertilization in HCs under two different P fertilization levels. Our results indicated that a strong increase in MGR with low‐P fertilization. The same tendency was not observed with high‐P fertilization, although both had a large increase in P concentration as a potential source of growth in shoot tissue of mycorrhizal plants. Substantial effects (10.5% more N) were observed in the case of high‐P availability for the host plants from ERM fed with N, whereas under low‐P conditions ERM may prioritize P uptake rather than N uptake. The AM fungi increase the uptake of N and P, which are most limiting in the soil with fewer forces from soil resources. In addition, there was still more P accumulated than N due to the high N for ERM with high‐P supply. Low N in HCs corresponded with a lower colonization rate in roots but with high hyphae density in HCs; this result suggest that N and P availability might change the ratio of extraradical to intraradical hyphae length.     

Mycorrhizal colonization associated with roots of field-grown maize does not decline with increasing plant-available phosphorus

Maize roots are colonized by arbuscular mycorrhizal fungi, but less mycorrhizal symbiosis is expected as the plant-available phosphorus (P) concentration of soil increases, based on greenhouse and growth bench experiments. The objective of this study was to evaluate maize root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi in a sandy loam soil with a gradient of plant-available P concentrations resulting from P fertilizer inputs. The field experiment received inorganic and organic P fertilizers for 3 years, and this created a 20-fold difference in the plant-available P concentration, from 12 to 204 mg Mehlich-3 extractable P kg⁻¹. The proportion of maize roots colonized with arbuscular mycorrhizal fungi increased from 26 ± 2% during vegetative growth (V8 and VT growth stages) to 46 ± 2% in the reproductive R2 and R6 stages. The P fertilizer input did not affect maize root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi. More arbuscular mycorrhizal fungi colonization of maize roots occurred in soil with increasing plant-available P concentrations (r = .12, p = .05, n = 237), and this was associated with greater P uptake in the maize shoots (r = .53, p < .001, n = 240). We conclude that the root-mycorrhizal symbiosis was more strongly related to maize growth than the plant-available P concentration under field conditions.     

Nitrogen capture by grapevine roots and arbuscular mycorrhizal fungi from legume cover-crop residues under low rates of mineral fertilization

The influence of mineral fertilization on root uptake and arbuscular mycorrhizal fungi-mediated ¹⁵N capture from labeled legume (Medicago polymorpha) residue was examined in winegrapes (Vitis vinifera) in the greenhouse, to evaluate compatibility of fertilization with incorporation of cover-crop residue in winegrape production. Plants grown in marginal vineyard soil were either fertilized with 0.25× Hoagland’s solution or not. This low fertilization rate represents the deficit management approach typical of winegrape production. Access to residue in a separate compartment was controlled to allow mycorrhizal roots (roots + hyphae), hyphae (hyphae-intact), or neither (hyphae-rotated) to proliferate in the residue by means of mesh core treatments. Leaves were weekly analyzed for ¹⁵N. On day 42, plants were analyzed for ¹⁵N and biomass; roots were examined for intraradical colonization; and soils were analyzed for ¹⁵N, inorganic N, Olsen-P, X-K, and extraradical colonization. As expected, extraradical colonization of soil outside the cores was unaffected by mesh core treatment, while that inside the cores varied significantly. ¹⁵N atom% excess was highest in leaves of roots + hyphae. In comparison, leaf ¹⁵N atom% excess in hyphae-intact was consistently intermediate between roots + hyphae and hyphae-rotated, the latter of which remained unchanged over time. Fertilization stimulated host and fungal growth, based on higher biomass and intraradical colonization of fertilized plants. Fertilization did not affect hyphal or root proliferation in residue but did lower %N derived from residue in leaves and stems by 50%. Our results suggest that even low fertilization rates decrease grapevine N uptake from legume crop residue by both extraradical hyphae and roots.     

丛枝菌根真菌对玉米锌、磷拮抗作用的影响

【目的】 利用丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal fungi,AM) 真菌与作物互利共生的关系来提高作物对锌的吸收是缓解锌、磷拮抗作用的途径之一,本试验在不同锌、磷浓度条件下,研究了接种AM真菌对玉米侵染和锌、磷吸收的影响,以期为揭示AM真菌影响锌、磷拮抗作用的机理提供理论依据。 【方法】 采用盆栽试验,设置三个施磷水平 (0、200 、400 mg/kg),两个施锌水平 (0、5 mg/kg),2个接菌水平[接菌 (+AM)和不接菌 (–AM)],共12个处理,每个处理4次重复。利用生物镝灯补充光照,在人工光照植物培养室内植株生长50天后,地上部与根部分别收获,测定其生物量、锌磷的含量和吸收量。 【结果】 施磷和接种AM真菌都显著提高了玉米植株生物量,不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到400 mg/kg,玉米植株地下部和地上部生物量分别提高6.67倍、9.30倍。接种处理对玉米植株生物量的影响也有相同的趋势。在锌水平为5 mg/kg、磷水平为200 mg/kg的条件下,接种AM真菌玉米植株地下部磷的吸收量和含量分别增加了110%、55%;在同一锌、磷供给条件下,接种AM真菌显著提高了玉米对锌的吸收量,地下部和地上部分别是未接种处理的1.71倍和1.68倍。随着施磷水平的不断提高,玉米植株的锌含量会逐渐下降。不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到200 mg/kg,玉米植株地上部锌含量降低36%,与之相反,接种AM真菌后地上部锌含量增加35%。但在高磷条件 (400 mg/kg) 下,接种AM真菌对玉米植株锌磷含量和吸收量影响均不显著。 【结论】 在本试验条件下,施磷抑制玉米对锌的吸收,接种AM真菌可提高玉米锌磷的含量和吸收量,有效缓解玉米锌磷拮抗作用,改善玉米的锌营养状况。      

三种土壤上六种丛枝菌根真菌生长特征和接种效应

以分离于华北、华中和华南3个生态区及法国引进的丛枝菌根真菌为试验菌株,采用三室根箱培养的方法,研究了它们在华北、华中和华南3种典型土壤褐土、棕壤和红壤上的菌根形成、接种效应、磷吸收贡献和根外菌物量情况。结果表明,6种菌株在上述指标上存在显著的种间或生态型差异,土壤与菌株间存在显著的交互作用。6种菌株在3种土壤上都能与玉米形成菌根,在褐土和棕壤上大多数菌株在分离地所在地区土壤类型上的菌根侵染率较高,说明其对该土壤条件的适应性较强;在红壤强酸性土壤条件抑制了菌根真菌的侵染。菌株BEG168、BEG167、BEG151、BEG221和BEG141在褐土上,BEG151和BEG221在棕壤上,BEG168和BEG150在红壤上显著提高了玉米的生物量。在褐土和棕壤上,除BEG150外,BEG168、BEG167、BEG151、BEG221和BEG141能显著促进宿主吸磷;而在红壤上,BEG168和BEG141显著促进了宿主吸磷。若以真菌的根外菌物量作为衡量AM真菌菌株土壤生态适应性的指标,BEG141和BEG167是生态适应性强的菌株,为广幅生态型菌株;菌株BEG168和BEG151次之,前者在棕壤上适应性高,后者在红壤上适应性高。BEG150和BEG221生态适应性较窄,仅适应红壤或褐土,为窄幅生态型菌株。Glomus.etunicatum的两个生态型BEG168和BEG221在土壤生态适应性上差异很大,前者在两种土壤上收集到菌物量,而后者只在褐土上收集到菌物量。土壤条件可以决定丛枝菌根真菌的生长状况和功能。     

Contribution of Roots and Mycorrhizal Hyphae on Phosphorus Efficiency of Maize (Zea mays,L.) Genotypes Grown on Calcareous Soil—A Mechanistic Modeling Approach

ABSTRACT

This work was conducted to study phosphorus (P) efficiency of two maize genotypes (Zea mays, L.) in calcareous soil grown in potted soil with two levels of P in soil by adding 40 and 270 mg P/kg soil. Half of the pots were inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) (Rhizoglomus irregulare). The maize genotypes were harvested two times at 35 and 50 days after transplanting. The plant dry matter, root length and Plant P uptake of maize genotype Hagen 1 without mycorrhizal fungi (AMF) increased significantly compared with Hagen 9 at a low P level. In contrast, there was no significant difference between two maize genotypes inoculated with AMF under the same P level. The predicted value increased rapidly with increasing P levels from about 70% up to 97% in both maize genotypes with and without mycorrhizal fungi. At a low P level, the mycorrhizae hyphae contributed by about 31.6% and 30.2% of the predicted total P uptake in maize genotype Hagen 1 and Hagen 9, respectively. The results of this study suggested that the P-inefficient genotype Hagen 9 improved with inoculation with mycorrhizal fungi under a low P level at the same conditions of this experiment. Also, root growth system and mycorrhizal hyphae length would be a suitable plant parameter for studying P efficient maize genotypes, especially under limited P supply. The current study clearly pointed out that the mechanistic simulation model (NST 3.0) provides useful tools for studying the role of AMF in P uptake of plant.     

Earthworm (Aporrectodea trapezoides)–mycorrhiza (Glomus intraradices) interaction and nitrogen and phosphorus uptake by maize

The interactive impacts of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF, Glomus intraradices) and earthworms (Aporrectodea trapezoides) on maize (Zea mays L.) growth and nutrient uptake were studied under near natural conditions with pots buried in the soil of a maize field. Treatments included maize plants inoculated vs. not inoculated with AMF, treated or not treated with earthworms, at low (25 mg kg⁻¹) or high (175 mg kg⁻¹) P fertilization rate. Wheat straw was added as feed for earthworms. Root colonization, mycorrhiza structure, plant biomass and N and P contents of shoots and roots, soil available P and NO₃⁻–N concentrations, and soil microbial biomass C and N were measured at harvest. Results indicated that mycorrhizal colonization increased markedly in maize inoculated with AMF especially at low P rate, which was further enhanced by the addition of earthworms. AMF and earthworms interactively increased maize shoot and root biomass as well as N and P uptake but decreased soil NO₃⁻–N and available P concentrations at harvest. Earthworm and AMF interaction also increased soil microbial biomass C, which probably improved root N and P contents and indirectly increased the shoot N and P uptake. At low P rate, soil N mobilization by earthworms might have reduced potential N competition by arbuscular mycorrhizal hyphae, resulting in greater plant shoot and root biomass. Earthworms and AMF interactively enhanced soil N and P availability, leading to greater nutrient uptake and plant growth.     

潮土小麦和玉米Olsen-P农学阈值及其差异分析

【目的】磷农学阈值是指导不同作物磷肥用量并获取最佳经济产量的重要依据,然而,不同地区不同的耕作制度、土壤类型、作物种类、pH、温湿度条件下,作物的磷农学阈值不同。明确小麦–玉米轮作体系下,典型潮土区小麦和玉米的磷农学阈值,并分析其差异。【方法】本研究基于“国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站”25年的定位试验,选取氮、钾肥施用充足和磷肥用量不同的NK (不施磷肥)、NPK (施用氮磷钾化肥)、NPKM (氮磷钾化肥和有机肥配施)、1.5NPKM (高量氮磷钾化肥配施有机肥)、NPKS (氮磷钾化肥与玉米秸秆还田配施) 5个处理的试验数据,使用米切里西指数模型 (Mitscherlich exponential model) 拟合小麦和玉米的Olsen-P农学阈值,并通过对比不同土壤磷水平下两种作物的磷吸收利用特性,分析其阈值不同的原因。【结果】获得最大相对产量的95%时,潮土区小麦Olsen-P农学阈值为13.1 mg/kg,玉米Olsen-P农学阈值为7.5 mg/kg。玉米Olsen-P农学阈值低于小麦主要原因:1) 土壤磷水平较低时,小麦对磷缺乏更为敏感,而玉米可保持相对较强的吸磷能力,25年不施磷处理玉米吸磷量是小麦的1.4倍;2) 土壤Olsen-P含量达到玉米阈值,而未能达到小麦阈值时,可保障玉米籽粒、茎秆及小麦籽粒正常生长对磷的需求,但小麦茎秆磷浓度仅能达到相对最大磷浓度的68.9%,严重影响了小麦的正常生长和获取较高产量的能力;土壤Olsen-P含量提高到小麦阈值后,小麦茎秆磷浓度提高到相对最大磷浓度的80.5%以上,进而可保障小麦获得较高的产量;3) 土壤磷素养分充足时,小麦对磷的吸收量大于玉米,且主要是由于小麦茎秆磷浓度和吸磷量随土壤Olsen-P含量的增加而大幅度增加。【结论】小麦和玉米作为典型潮土区两种重要的粮食作物,Olsen-P农学阈值分别为13.1和7.5 mg/kg。由于两种作物的生理特性不同,小麦对磷素的吸收利用率较低,茎秆需要较高的土壤磷浓度维持正常生长,产量形成对磷养分需求更大。因此,小麦–玉米轮作体系下,小麦的磷农学阈值更高,小麦季所需土壤磷供应量大于玉米季。为增强磷肥利用效率,减少磷肥投入量和土壤中磷素的过量累积,玉米季磷肥使用量应适当小于小麦季。当土壤Olsen-P水平高于作物磷农学阈值后,减少或短时间停止施用磷肥并不会对作物产量有明显影响。