全 文 ：杉 木 解 酚 菌 的 研 究 *
何绍江* * 毛新国 李传涵 (华中农业大学生命科学技术学院 ,武汉 430070)
摘要 从杉木林土壤中筛选到 5 株高效解酚菌( F2、F3、F4、F7、F 15 ) , 结果表明, F 4、F3 3d, F2、F15 5d 能将 600mg
L
- 1的阿魏酸降解完, F7的降解率为913%; F4、F3、F2、F7 3d, F15、4d能将 600mgL- 1的对羟基苯甲酸完全降解; 5
株解酚菌对邻香草醛的降解能力较弱, 除 F2 5d 能将 300mgL- 1的邻香草醛完全降解外,其余 4 株 5d的降解率为
83%~ 96% .同时发现, F4 能抑制杉苗生长,而其余 4株则能在不同条件下促进杉苗生长,将 5 种菌按等比例混合
使用,在土壤添加酚酸的情况下,仍能促进菌根苗 Z和非菌根苗生长,杉木苗干重增长率为 8 9% ~ 168% .
关键词 杉木 地力衰退 土壤中毒 解酚菌
文章编号 10019332( 2001) 03034403 中图分类号 S718 8 文献标识码 A
Phenolic acid degradation fungi screened from successive plantation site of Chinese f ir. HE Shao jiang , MAO Xinguo
and L I Chuanhan ( L if e Science and Technology Institute, Huazhong Agricultural Univer sity , Wuhan430070) .
Chin . J . A pp l. Ecol . , 2001, 12( 3) : 344~ 346.
Successive plantation of Chinese fir ( Cunninghamia lanceolata) leads an obvious decline of soil fertility. T o solve the
ur gent problem, five fungal species ( F2, F3 , F4, F7 , F15 ) which can effect ively degrade phenolic acid w ere scr eened to
degr ade the toxic mater ial in successive plantat ion site and to improve the soil bioactiv ity. Pot experiment show ed that
all test fungus, ex cept F4 , could improve plant grow th individually, but no t counter act the effect of phenolic acid. Inocu
lating five inoculated fungi mixed with equal pr oportion not only counteracted the inhibitory effect of phenolic acid but
also improved the g rowth of Chinese fir uninoculated w ith VAM fungi but inoculated w ith G. mosseae.
Key words Cunninghamia lanceolata, Decline of soil fertility, Soil toxicosis, Phenolic acid deg radation fungus.
* 国家自然科学基金资助项目( 39570584) .
* * 通讯联系人.
1999- 06- 07收稿, 2000- 11- 29接受.
1 引 言
杉木( Cunningham ia lanceolata)是我国特有的树
种,分布在我国 17个省、市、自治区, 因生长快, 材质
好,是我国人工林主要造林树种之一. 但在近几十年,
由于集约化经营,伴随着某些不正确的经营措施, 导致
林地生产力下降,特别是纯化连栽, 营养缺乏,导致地
力衰退、微生物含量下降, 香草醛类有毒物质积
累[ 6, 9] ,恶劣的土壤条件严重威胁着我国杉木的生产.
为解决杉木林连栽生产力下降问题, 我国学者从培育
混交林,施肥,改善人工林结构, 推行轮作制度等方面
进行了研究[ 1, 4, 5, 7, 8] .本试验拟通过向土壤中加入解
酚微生物,解除土壤中酚的毒性,并利用接种有益的微
生物加速林地有机物的分解, 提高土壤肥力, 促进土壤
中的物质循环和能量流动,以促进杉木的生长.
2 材料与方法
21 供试材料
211 解酚菌 F2、F3、F 4、F 7、F15为 5 株真菌, 从采自湖北京山
县虎爪山林场的 2 代杉木林连栽土中筛选而来.
212 培养基 1)初筛培养基: 牛肉膏琼脂培养基、马丁孟加
拉红培养基、高氏培养基[ 2] . 在 3 种培养基中分别加入 3 种酚
酸,其中阿魏酸、对羟基苯甲酸浓度梯度为 400、500、600mg
L - 1 ,邻香草醛为 100、200、300mgL - 1. 2)复筛培养基(试管液
体培养基) : K2H PO4 0. 5g, KH2PO4 0. 5g, MgSO47H2O 0. 2g,
NaCl 0. 2g, CaCl2 0. 1g, MnSO47H2O,痕量 NH4NO3 1. 0g, 10%
FeCl3 微量,蒸馏水 1000ml, pH 7. 2~ 7. 4(接种前加入酚酸, 其
中,邻香草醛浓度梯度为 200、300mgL - 1, 阿魏酸、对羟基苯甲
酸浓度梯度为 500、600mgL- 1 ) . 3)菌种保藏培养基: PDA 培养
基[ 2] . 4)真菌固体培养基:麸皮 1000g, 自来水 1000ml.
213 盆栽土 1) 1 号土:采自湖北京山县虎爪山林场、清水洼
林区 2 代杉木林地,此 2 代林杉木生长良好土壤肥力较高; 2) 2
号土:采自湖北京山县虎爪山林场木材加工厂西侧林区, 2 代杉
木林地, 此 2 代林杉木生长很差, 缺苗现象严重 , 土壤肥力较
低; 3) 3 号土:采自华中农业大学杉木人工林 1代林地.
表 1 1、2号土的养分含量
Table 1 Nutrient content in two forest soils( No. 1 and 2)
土 样
S oil sample
碱解 N
Alkali
hydrolysis N
( mgkg- 1)
速效P
Available P
( mgkg- 1)
有效 K
Act ive
K
( mgkg- 1)
有机质
Oganic
mat ter
( gkg- 1)
1号土 Soil 1 18. 81 2. 43 103. 5 73. 4
2号土 Soil 2 10. 37 1. 53 91. 23 35. 8
214 酚酸 阿魏酸(反式)、邻香草醛、对羟基苯甲酸.
215 杉木苗 G. mosseae W 菌根化苗 (下称菌根苗 W) , G .
应 用 生 态 学 报 2001 年 6 月 第 12 卷 第 3 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Jun. 2001, 12( 3)344~ 346
mosseae Z菌根化苗(下称菌根苗 Z) ,非菌根化苗( CK 苗) ,均由
本试验小组自己培育,苗木健壮.
22 研究方法
221 解酚菌的筛选 1)初筛: 用稀释平板法从杉木 2 代人工
林土中筛选出既能在较低浓度也能在较高浓度酚酸培养基上
生长的菌株,将单菌落转移至斜面保藏培养基上, 以备复筛. 2)
复筛: 将初筛菌株接种到含酚酸的复筛培养基上, 28 摇床上
振荡培养,反复复筛, 最后用比色法测优良菌株的解酚率.
222 酚酸降解率的测定 1)标准曲线的绘制见文献[ 3] . 2)样
品测定:按标准液的测量方法测量培养液中酚酸的浓度, 测 3
个样取平均值查标准曲线绘制降解曲线.
223 解酚菌的固体培养 用麸皮培养基于 28 培养.
224 盆栽试验 将采自京山虎瓜山林地的 1 号土、2 号土分
别晾干、碾碎、过筛、混匀、称重, 分装在瓦钵中, 将长好的解酚
菌 F2、F3、F4、F 7、F15等比例混合均匀, 称取 5g 与分装好的土混
合,分别栽上 3 种不同的杉木苗,在模拟自然条件下培养, 60d
后取杉木苗测其生物量,每处理重复 3次.
225 解酚菌抗酚试验 将采自华中农业大学 1 代杉木林土( 3
号土)晾干、碾碎、过筛、混匀、称重、分装, 然后与单株解酚菌或
混合解酚菌混匀,栽上杉木苗, 在自然条件下培植, 待杉木苗定
植成活后,分别加入 3 种酚酸, 浓度为 200mgL - 1土, 继续培养
60d 后取杉木幼苗测其生物量.
226 生物量测定 将杉木苗从钵中挖出,洗净,先在 100 烘
箱中杀青,然后置于 60 烘 2d 后,称干重.
3 结果与分析
31 解酚菌筛选
从杉木林土中初筛到 246株细菌、真菌和放线菌,
经复筛最后得到 5 株降解酚酸效率较高的真菌 F2、
F 3、F4、F 7、F 15. F2 菌落初为白色, 后转为淡黄色、棉絮
状,菌丝有隔,有分枝, 菌丝直径 24~ 64m,在气生
菌丝顶端着生球形、梨形孢子. F 3 菌丝灰白色, 放射状
生长,产生淡绿色孢子,菌丝有隔, 有分枝,菌丝宽度为
16~ 64m, 有足细胞, 分生孢子梗着生于足细胞上,
分生孢子梗宽度约为 80~ 96m, 分生孢子梗顶端
膨大成顶囊,顶囊上着生一轮小梗,小梗上着生球分子
孢子. F4菌丝白色, 绒毛状,产生暗绿色分生孢子, 孢
子梗产生不对称帚状分枝, 菌丝有隔,有分枝,菌丝直
径约为 16m. F 7菌丝初为白色, 后转为灰黑色,形成
菌丝束.菌线直径为 14~ 24m, 菌丝有隔, 有分枝
(少数产生节孢子) . F15气生菌丝为白色, 绒毛状, 基内
菌丝早期产生淡黄色色素,后转为紫色,菌丝直径约为
24~ 4m, 有隔、有分枝, 菌线间相互缠绕成结, 形成
如鱼网状结构. 初步鉴定 5株菌分别为: 拟内孢霉 F 2
( Endomycop sis sp. F2)、米曲霉 F3 ( Asp erigil lus or azge
F 3)、青霉 F4( Penicill ium sp. F4)、束丝霉 F7 ( Oznyun
sp. F7)和团丝核菌 F 15( Papulaspora sp. F15) [ 10] .
32 5株解酚菌对 3种酚酸的降解
321 5株解酚菌对阿魏酸的降解 图 1表明,筛选菌株
F4、F3对阿魏酸的降解作用最强, 3d即可全部降解, F7、
F15次之, 5d可降解完, F15较差, 5d的降解率为913%.
图 1 5株解酚菌对阿魏酸的降解
Fig. 1 Degradat ion of transf erulic acid by 5 fungal species.
322 5株解酚菌对对羟基苯甲酸的降解 图 2结果
表明, 筛选菌株 F7 对对羟基苯甲酸降解作用最强, 2d
可全部降解, F3、F2、F15次之, 3d可全部降解, F15较差,
4d才能全部降解.
图 2 5株解酚菌对对羟基苯甲酸的降解
Fig. 2 Degradat ion of Phydroxybenzonic acid by 5 fungal species.
323 5株解酚菌对邻香草醛的降解 图 3结果表明,
邻香草醛比前 2种酚都难降解, 5d时, 5株解酚菌对邻
香草 醛 的 降 解 率 分 别 是: F2100% , F4956%,
F 7926%, F 3916%和 F1583% .
33 解酚菌在不同肥力土壤中对杉木苗生长的影响
杉木苗在不同肥力土壤中施入解酚菌后的生物量
见表 2. 表 2结果表明, 混合解酚菌在贫脊的 2 号土中
对各种杉木苗均有促生作用,说明在贫脊土壤中加入
有益微生物后可提高土壤生物活性, 促进杉木苗对土
3453 期 何绍江等: 杉木解酚菌的研究
图 3 5株解酚菌对邻香草醛的降解
Fig. 3 Degradat ion of Ovallin by 5 fungal species.
表 2 杉木苗在不同肥力土壤中接种解酚菌后的生物量及固定极差值
Table 2 Biomass of Chinese fir inoculated with mixed fungi cultured in di f
ferent soil and the value of fixed range ( g DW)
处 理
T eatment
1号土 S oil 1
U W Z
2号土 Soil 2
U W Z
CK 0. 812 1. 033 1. 528 0. 529 0. 672 0. 851
麸皮 Mill of fals 0. 956 1. 327 1. 094 0. 329 0. 456 0. 786
解酚菌 Phenolic acid 0. 927 0. 699 1. 636 0. 854 0. 868 1. 101
degradation fungus
FR005 0. 239 0. 385 0. 686 0. 198 0. 316 0. 495
FR001 0. 315 0. 508 0. 905 0. 261 0. 416 0. 653
U :非菌根苗Chinese f ir uninoculated with VAM fungi; W :菌根苗 Chinese
f ir inoculated w ith VAM fungi W ; Z: 菌根苗 Chinese f ir inoculated w ith
VAM fungi Z.下同 T he same below .
壤营养物质的吸收. 混合解酚菌在肥力较好的1号土
中对菌根苗 Z和非菌根苗有促生作用外, 对菌根苗不
仅没有促生作用,反而抑制菌根苗W 的生长.
34 解酚菌在加酚酸土壤中对杉木苗生长的影响
杉木苗接种混合解酚菌在加酚酸土壤中的盆栽试
验结果见表 3.从表3结果可以看出,菌根化苗 Z和非菌
根化苗接种混合解酚菌后在三种加酚酸土壤中的生物
量均比未加解酚菌的高,杉木苗的干重增长率为 89%
~ 168%,说明接入的混合解酚菌对 3种酚酸有降解作
用,接种混合解酚菌后可抵抗酚酸对杉木苗的毒害.菌
根苗W在加阿魏酸和对羟基苯甲酸的土壤中,接种解
酚菌后的生物量还没有加麸皮作对照的高,可能是混合
解酚菌中的某些菌株对菌根苗W的生长有抑制作用.
表 3 杉木苗接种混合解酚菌加酚酸后的盆栽生物量及固定极差值
Table 3 Biomass of pot cultured Chinese fir inoculated with mixed fungi
and added three phenolic acids and the value of fixed range ( g DW)
酚 酸
Phenolic
acid
接混合解酚菌
Added phenolic acid
degradat ion fungus
U Z W
加麸皮
Added mill offals (CK)
U Z W
CK 0. 618 1. 044 0. 362 0. 618 0. 837 0. 443
F 0. 767 0. 896 0. 461 0. 645 0. 823 0. 802
P 0. 821 0. 973 0. 507 0. 686 0. 852 0. 586
O 0. 619 1. 462 0. 772 0. 528 0. 546 0. 327
FR0. 05 0. 240 0. 459 0. 255 0. 221 0. 44 0. 252
FR0. 01 0. 305 0. 582 0. 323 0. 281 0. 557 0. 320
F:阿魏酸 Transf erulic acid; P:对羟基苯甲酸 Phydroxybenzonic acid; O:
邻香草醛 Ovallin.下同 The sam e below .
35 加酚土壤对杉木苗生长的影响
从表 4可见,非菌根化苗在加酚土壤中接种单株
解酚菌后其生物量普遍降低,表明单株解酚菌的加入
表 4 加酚土壤中非菌根化苗及菌根苗 Z接种单株解酚菌的生物量及固定极差值
Table 4 Biomass of pot cultured Chinese fir inoculated with individual fungus and added separately three phenol ic acids and the value of fixed range( g DW)
酚 酸
Phenolic acid
非菌根苗( CK)
Chinese f ir uninoculated w ith VAM fungi
CK F2 F3 F4 F7 F15
菌根菌 Z
Chinese f ir inoculated with WAM fungi Z
CK F2 F3 F4 F7 F15
CK 1. 225 0. 834 1. 755 0. 574 1. 310 1. 248 1. 460 1. 480 1. 611 1. 576 1. 755 1. 628
F 0. 729 1. 054 1. 410 0. 696 0. 978 1. 260 1. 175 1. 986 1. 974 1. 872 2. 095 1. 282
P 1. 129 0. 865 1. 237 0. 590 0. 825 1. 165 1. 501 1. 910 1. 138 1. 379 2. 033 1. 764
O 0. 757 0. 644 0. 997 0. 467 0. 816 0. 989 1. 249 2. 050 0. 777 0. 866 1. 907 1. 238
FR0. 05 0. 554 0. 550 0. 733 0. 222 0. 451 0. 285 0. 563 0. 756 0. 693 0. 519 0. 741 1. 158
FR0. 01 0. 703 0. 698 0. 929 0. 929 0. 572 0. 361 0. 713 0. 959 0. 879 0. 658 0. 939 1. 484
并不能完全抵消酚酸对杉木苗的毒害.解酚菌 F 2、F 7
的加入使菌根苗 Z 的生物量增加, 表明 F2 和 F7 与菌
根苗 Z 有协同促生作用和抗酚能力. F3、F 4和 F15的单
接种对菌根化苗 Z 没有明显的促生作用和抗酚能力.
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作者简介 何绍江,男, 1945 年 6 月出生,副教授, 硕士生导师,主要从事微生物生态学, 发表论著 30 余篇 (部) . T el: 027 -
87286030
346 应 用 生 态 学 报 12卷