全 文 :植物营养与肥料学报 2016,22(3):643-649 doi牶1011674/zwyf.14431
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-09-10 接受日期:2014-11-25 网络出版日期:2015-04-21
基金项目:国家自然科学基金重大国际合作项目(31210103906);国家自然科学基金委面上项目(31071872和31272251)资助。
作者简介:谢先进(1989—),男,河南商丘人,硕士研究生,主要从事菌根生态学方面的研究。Email:xie_xj2881@sina.com
通信作者 Email:junlingz@cau.edu.cn
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
谢先进1,2,张俊伶1
(1中国农业大学资源与环境学院,北京 100193;2河南省土壤肥料站,河南郑州 450002)
摘要:【目的】丛枝菌根真菌(arbuscularmycorhizalfungi,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(Funneliformismoseae、
Rhizophagusintraradices和Claroideoglomusclaroideum)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
640%,间作稗草地上部生物量增加了478%。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217%和383%。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6023%、806%和211%;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6131%,稗
草增加807%,蚕豆增加214%。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。
关键词:丛枝菌根真菌;植物-土壤反馈;蚕豆;玉米;稗草
中图分类号:S1543;Q9451 文献标识码:A 文章编号:1008-505X(2016)03-0643-07
Feedbackofabuscularmycorrhizalfungioninteractionsbetween
maize/fababeanandmaize/barnyardgrass
XIEXianjin1,2,ZHANGJunling1
(1ColegeofResourcesandEnvironmentalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China;
2HenanSoilandFertilizerStation,Zhengzhou450002,China)
Abstract:【Objectives】Arbuscularmycorhizalfungi(AMF)playsanimportantroleincontributingtoplant
growthinagroecosystems.FeedbackofAMFcommunitiespretrainedbydiferenthostplantsandcroppingtypes
mayinfluencethegrowthofsubsequentplants,andintercroppingsystemcontributestoincreaseinyieldand
resourceuseeficiency.Therefore,understandingonfeedbackofAMFhasapositivesignificanceinelucidating
yieldincreaseinintercroppingsystems.【Methods】ThreeisolatesofAM fungiofFunneliformismoseae,
RhizophagusintraradicesandClaroideoglomusclaroideum,threeplantspeciesofmaize(ZeamaysL.),fababean
(ViciafabaL.)andbarnyardgrass(EchinochloacrusgaliL.),andtwointercroppingsystems(facilitationsystem
ofmaize/fababeanandcompetitionsystemofmaize/barnyardgrass)wereestablishedtoinvestigatethefeedback
efectsatthephasesoftwoplanttrainingandfeedback.【Results】Datashowedthatshootbiomassofmaize
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
decreasedby640% duringtrainingphasecomparedtomonocultureinmaize/barnyardgrassintercroppingsystem,
andthelaterincreasedshootbiomassofbarnyardgrassby478%.Maizeandfababeanrespectivelyenhancedthe
shootbiomassoftheplantsby217% and383% basedonthecomparisonbetweendoubleplantcroppingand
monocropping.Duringthefeedbackphase,shootbiomassofmaize,barnyardgrassandfababeanincreasedby
6023%,806% and211% respectivelyinmonoculturesystemafterinoculatedwithAMFs.Inintercropping
system,shootbiomassofmaizeincreasedby6131%,andshootbiomassofbarnyardgrassby807%,andshoot
biomassoffababeanby214%.Monoculturemaizeexhibitedanegativefeedback,andtheinoculationofAMFand
intercroppingwithbarnyardgrassorfababeanrelievednegativefeedbackinmonocroppingmaize.【Conclusions】
Thecompetitiondominatedinmaize/barnyardgrassintercroppingsystemcomparedtomonoculture.Facilitation
betweenmaizeandfababeanenhancedthebiomassoftherespectiveplants.AMFinoculationincreasedthebiomass
ofmaize,folowedbythoseofbarnyardgrassandfababean.TheinoculationofAMF,andintercroppingwith
barnyardgrassorfababeanrelievednegativefeedbackofmonocroppingmaize.Inconclusion,AMFcanrelive
negativefeedbackofmaizeandareatributedtothefacilitationofmaize/fababeanintercroppingsystem.
Keywords:arbuscularmycorhizalfungi;AMF;plantsoilfeedback;maize;fababean;barnyardgrass
目前已有很多的理论来解释种间互惠作用,其
中土壤微生物在间套作增产中的作用日益引起人们
的关注[1-2]。丛枝菌根真菌(arbuscularmycorhizal
fungi,简称AMF)是最重要的有益土壤微生物之一,
是维持自然生态系统中植物群落多样性和生产力的
主要因素之一[3-7]。由于 AMF与宿主植物之间存
在一定的宿主偏好性,导致在种植不同植物的土壤
中AMF群落组成和数量存在差异,并进一步影响该
种或者共存植物的生长,从而影响植物种间的相互
作用[8-10]。在间套作体系中,地上部植物多样性的
增加为土壤微生物提供了区别于单作的生长环
境[11],导致土壤微生物群落和功能的改变,而这种
微生物群落的改变反过来又会影响该种植物或其它
植物的生长和适应性[4],该过程被称为反馈作用。
在自然生态系统中,植物 -土壤反馈作用是植物群
落多样性和生态功能的主要驱动力之一[12-14],然而
关于反馈作用在间套作种植体系中的作用还缺乏系
统的认识。现有研究发现,作物的种植模式(如间、
套作)显著影响土壤中 AMF群落组成和多样
性[2,15],AMF则能够影响作物产量[16-17]。因此定量
反馈作用的强度对深入理解 AMF在间套作体系的
作用具有重要的意义。
玉米和蚕豆是我国西北地区重要的间作模式之
一。间作的双方存在互惠作用,表现在对土壤养分
和地上光热资源的高效利用上,这一体系的增产效
应是作物地上-地下相互作用的结果[18-19]。玉米/
稗草则为竞争体系,且最近研究发现玉米和杂草对
菌根响应不同[7]。因此,本试验选用这两种间作种
植体系进行盆栽模拟试验来研究间作体系 AMF对
植物生长的调节反馈作用。
1 材料与方法
11 试验材料
供试植物为玉米—郑单958(ZeamaysL.cv.
ZhengdanNo.958)、蚕豆—89-147(ViciafabaL.
cv.89-147)、稗草(EchinochloacrusgaliL.P.
Beauv.)。3种植物组合成两种植物互作体系,即玉
米-稗草和玉米-蚕豆间作体系,和3种植物单作,
共5个处理。
试验用土为农田土壤和河沙的混合物。农田土
壤取自北京市昌平区昌平长期定位试验站,土壤有
机质含量 78g/kg、OlsenP29mg/kg、有效钾
(NH4OAc浸提)846mg/kg、pH72。土壤过2mm
筛,用γ射线(剂量为25kGy)灭菌后按土沙质量比
3∶1混匀。
供试 菌 种 选 用 三 种 AMF菌 种,分 别 为
Funneliformismoseae(BGC XZ01)、Rhizophagus
intraradices (BGC USA07)和 Claroideoglomus
claroideum(BGCHZB07D)。菌种由北京市农林科
学院植物营养与资源研究所王幼姗副研究员提供。
三种菌种按照相同的孢子数量混合均匀,作为驯化
阶段的接种剂。
试验装置:驯化阶段用小塑料盆25个,装基质
约16kg;大塑料盆25个,装基质约10kg。反馈
阶段用塑料盆375个,装基质约10kg。
12 试验方法
该试验中植物的培养是在中国农业大学资源与
环境学院日光温室内完成,培养温度在14℃到30℃
446
3期 谢先进,等: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
之间。第一步AMF驯化阶段的时间为2013年3月
25日至2013年6月14日;第二步反馈阶段的时间
从2013年7月25日到2013年9月12日。
驯化阶段:先将所有种子用10%的 H2O2浸泡
30min灭菌,用去离子水冲洗干净后放入25℃培养
箱中催芽。每盆称取16kg无菌基质,以溶液的形
式加入养分,加入量(mg/kg)为N200、P20、K200、
Mg100、Fe50、Mn50、Cu50、Zn50、B50。将
AMF菌种充分混匀后加入到盆中种子下 2cm左
右。每个处理重复5盆。出苗一周左右,单作处理
玉米、稗草、蚕豆分别每盆保留2、12、2株,玉米/稗
草间作处理玉米、稗草分别每盆留1、6株,玉米/蚕
豆间作处理玉米、蚕豆分别每盆留1、1株。为了保
证菌根能较好地侵染,在生长4周后将植物与其所
培养的基质一起移栽至装有8kg无菌基质的塑料
盆中。每隔1d称重浇水,保持含水量为最大持水
量的75%左右,每隔两周随机调换试验盆的位置。
生长约3个月时,收获植株地上部,在65℃烘至恒
重,然后称重。将驯化的基质过2mm筛,即得到5
种相应的驯化土壤,将其风干,于4℃保存,以备反
馈阶段使用。
反馈阶段:灭菌,消毒及催芽同驯化阶段。为
排除菌根真菌外其它微生物的影响,此阶段共有两
种土壤微生物处理,1)-M—接种除 AMF外其它微
生物(100g经γ射线灭菌驯化基质 +100g不灭
菌驯化基质<20μm的滤液);2)+M—接种 AMF
(100g经γ射线灭菌驯化基质 +100g不灭菌驯
化基质中AMF孢子)。每盆称取900g无菌基质作
为背景基质(即接种量为10%[9]),养分的添加以及
接种方式同上。每种土壤处理上分别种植单作玉
米、单作稗草、单作蚕豆、间作玉米/稗草和玉米/蚕
豆。共有5种驯化土壤,每种有2个微生物处理,5
个植物处理,每处理重复5次,共250盆。出苗一周
左右定苗,单作处理玉米、稗草、蚕豆每盆分别保留
1、2、1株,玉米/稗草间作处理每盆1株玉米和2
株稗草,玉米/蚕豆间作处理每盆1株玉米和1株蚕
豆。浇水、管理和收获同上。
主要计算公式如下:
植物的间作效应(intercroppingefect,%)=(BI
-BM)/BM×100
其中,BI为间作时植物地上部生物量,BM为单作
时植物地上部生物量。
植物 -土壤反馈强度(feedbackstrength,%)=
(Oi-F)/F×100
[20]
其中,Oi表示反馈阶段中第 i个植物种植在由本地
驯化的土壤中的地上部生物量,F表示反馈阶段中
植物种植在由外来植物驯化的土壤中的生物量的平
均值。若结果为正值,为正反馈,反之为负反馈;若
结果与零没有差异,则为零反馈。
13 统计分析
植物的间作效应和AMF的效应通过独立样本t
检验(independentttest)进行分析。植物的反馈作
用通过单样本 t检验(onesamplettest)进行分析。
在反馈阶段中,在每种种植方式处理下,以土壤来源
(soilorigin)和 土 壤 微 生 物 (soilmicrobial
communities)为因素进行 TwowayANOVA分析,并
采用DUNCAN方法进行多重比较。
2 结果与分析
表1表明,除了与玉米间作的蚕豆以外,微生物
处理对单作和间作玉米、稗草和单作蚕豆的生长菌
有显著性影响。驯化土壤来源对与蚕豆间作的玉米
生长存在显著性影响。并且两个因素的交互作用显
著地影响了与蚕豆间作的玉米和单作稗草的生长。
21 间作效应
在玉米/稗草间作体系中,玉米和稗草的间作效
应分别为-640%和478%;玉米/蚕豆间作体系
中,玉米和蚕豆的间作效应分别为217%和383%
(表2)。
22 菌根效应
在-M处理中植物根系未被丛枝菌根真菌侵
染,而 +M处理植株根系侵染率(M%)在 65%
85%之间,不同土壤来源之间无显著性差异。从表
3可以看出,与 -M处理相比,接种 AMF能显著提
高玉米地上部生物量,单作时生物量增加6023%,
与稗草间作时增加 6378%,与蚕豆间作时增加
5885%。接种AMF比不接种 AMF的单作和间作
稗草地上部生物量分别显著提高约 806%和
807%。+M处理比 -M处理单作蚕豆地上部生
物量显著提高211%,与玉米间作时提高214%。
23 反馈作用
图1显示,单作条件下,在 -M处理下,除了当
外来土壤为稗草单作时玉米为正反馈外,其它处理
玉米植株的生长均表现出从零到负的反馈作用,而
在+M处理下,玉米对所有的外来土壤反馈作用值
接近于零。单作稗草对玉米/稗草间作表现为零反
馈作用,而对单作玉米的反馈作用随着AMF从零到
负反馈转变为正反馈作用。单作蚕豆的反馈作用较
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植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
表1 土壤来源和微生物处理对玉米、稗草和小麦单株地上部生物量的影响的方差分析结果
Table1 ANOVAresultsfromtheefectsofsoiloriginandsoilmicrobialcommunitiesonshootbiomassperplantof
maize,barnyardgrassandfababean
项目
Item
微生物处理
Soilmicrobialcommunity(M)
v F(P)
驯化土壤来源
Soilorigin(O)
v F(P)
微生物×土壤来源
M×O
v F(P)
单作玉米
Monoculturemaize
1 19070 4 123 4 143
间作玉米(与稗草)
Maizemixedwithbarnyardgrass
1 28671 2 012 2 012
间作玉米(与蚕豆)
Maizemixedwithfababean
1 60360 2 820 2 1298
单作稗草
Monoculturebarnyardgrass
1 1877 2 059 2 371
间作稗草(与玉米)
Barnyardgrassmixedwithmaize
1 3402 2 106 2 05
单作蚕豆
Monoculturefababean
1 1424 2 111 2 265
间作蚕豆(与玉米)
Fababeanmixedwithmaize
1 252 2 113 2 021
注(Note):—P≤005;—P≤001;—P≤0001
表2 反馈阶段两种间作体系中植物的间作效应
Table2 Intercroppingefectofplantsintwointercroppingsystems
项目
Item
玉米/稗草 Maize/Barnyardgrass
玉米Maize 稗草Barnyardgrass
玉米/蚕豆 Maize/Fababean
玉米Maize 蚕豆Fababean
单作地上部生物量Shootbiomass(g/plant) 2865±203 612±011 2865±203 472±020
间作地上部生物量Shootbiomass(g/plant) 1031±111 904±018 3487±052 652±067
间作效应Intercroppingefect(%) -640 478 217 383
注(Note):表示经过独立样本t检验后单作与间作之间单株生物量存在显著性差异(P≤ 005)Asteriskmeanssignificantdiferencein
shootbiomassofmonocultureandintercroppingafterindependentttest(P≤005).
弱,以零反馈为主。间作玉米和间作稗草以零到正
反馈作用为主,间作蚕豆以零反馈为主。
3 讨论
31 间作生长效应
在玉米/稗草间作体系中,稗草的生物量增加,
而玉米生物量减少,表明该体系是一种竞争体系,这
可能是由于玉米、稗草均为禾本科植物,相似的生态
位和生长习性可能导致两种植物在资源和空间上产
生竞争作用。同样在小麦/玉米间作体系中小麦处
于竞争优势,而玉米处于竞争劣势[21]。除此之外,
稗草的竞争优势还有可能跟本试验的种植时间有
关。大田条件下往往是玉米出苗后杂草才开始萌发
生长,而在本试验中两种植物的出苗时间相当,因此
稗草在生长初期时就已经表现出竞争优势地位。在
玉米/蚕豆间作体系中,两者生物量均增加(表3),
说明玉米和蚕豆之间存在互惠作用,这一结果与目
前的大多数研究结果相符[22]。
32 菌根效应
从表1可以看出,AMF对三种植物的生长均产
生了显著的影响,但是三种植物对菌根的响应程度
差异很大,玉米响应最为强烈,其次是稗草,最弱的
是蚕豆(表3)。大量的研究同样表明,玉米是一种
对菌根依赖性高的作物[23-24],说明 AMF对玉米的
生长起着关键作用。最近的研究报道显示,在与玉
米间作的情况下,AMF能有效抑制田间杂草(稗
草)的生长[7]。这与本试验结果相反。其原因可能
是由于本试验中植物生长基质中有效磷含量较低
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3期 谢先进,等: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
表3 AMF对3种植物地上部生物量的影响
Table3 EfectofAMFonshootbiomassofthreeplantspecies
植物种类
Plantspecies
地上部生物量Shootbiomass(g)
-M +M
AMF效应
EfectofAMF(%)
单作玉米Monoculturemaize 0535±0030 3760±0241 6023
间作玉米(与稗草)Maizemixedwithbarnyardgrass 0543±0028 1009±0129 6378
间作玉米(与蚕豆)Maizemixedwithfababean 0621±0047 4276±0159 5885
单作稗草Monoculturebarnyardgrass 0108±0011 0196±0017 806
间作稗草(与玉米)Barnyardgrassmixedwithmaize 0101±0010 0183±0012 807
单作蚕豆Monoculturefababean 1308±0046 1585±0035 211
间作蚕豆(与玉米)Fababeanmixedwithmaize 1241±0070 1506±0059 214
注(Note):星号表示经过独立样本t检验-M与 +M处理下植物地上部生物量之间存在显著性差异(—P≤ 001;—P≤
0001)Asteriskmeanssignificantdiferenceinshootbiomassof-Mand+Mafterindependentttest(—P≤001;—P≤0001).
图1 玉米、稗草和蚕豆的菌根反馈作用强度
Fig.1 Feedbackstrengthofinoculatedanduninoculatedmaize,barnyardgrassandfababean
[注(Note):Fo—外来土壤类型 Foreignsoiltypes;Pl—植物类型Plnatspecies;M-M—单作玉米MaizeMaize;M/B-M—玉米/稗草 间作中的
玉米Maize/BarnyardgrassMaize.种植类型M星号表示经过单样本t检验后反馈强度与数值“0”之间存在显著性差异(P≤005)Asteriskmeans
significantdiferenceinfeedbackstrengthand“0”afteronesamplettest(P≤005).]
(低于3mg/kg),而低磷水平促进了植物与 AMF之
间共生关系的形成。此外,植物对AMF的依赖性与
植物的基因型密切相关,同种植物不同品系对 AMF
的响应存在差异,不同地区的AMF对同种植物的影
响也存在差异。与玉米和稗草相比,AMF对蚕豆的
促进作用最小。这种现象可能是由于种植时间较短
造成的。相比玉米和稗草,蚕豆种子比较大,蚕豆苗
期生长所需要的养分只要来源于种子营养,AM真
菌对蚕豆生长的调节作用可能体现在蚕豆生长的
后期。
33 AMF的反馈调节作用
单作玉米以负反馈作用为主(图1),说明即使
在短期培养条件下,玉米也能出现连作障碍。通常
连作障碍源于土壤理化性质的改变、自毒作用以及
土壤微生物[25]。本试验反馈阶段的培养基质10%
来自上茬植物,90%为背景基质,因此土壤理化性质
可能不是影响玉米生长的主要限制因子。土壤来源
和AMF的交互作用可以显著影响玉米/蚕豆体系中
玉米的生长(表1),在接种 AMF后,玉米的负反馈
减弱或者消失(图1),说明AMF与玉米根系分泌物
之间存在相互作用,缓解了非生物因素带来的负反
馈作用,减轻了玉米的连作障碍。
而在 -M处理中,当外来植物为稗草时,玉米
出现正反馈作用,而蚕豆对玉米产生强烈的负反馈
作用(图1),说明在不接种 AMF的情况下,尽管驯
化土壤的接种量仅为培养基质的10%,稗草在土壤
中的根系或者分泌物的残留物抑制了玉米生长,而
蚕豆的残留物能促进玉米生长。
与单作玉米不同,除外来植物为单作蚕豆外,间
作玉米表现为零到正反馈作用(图1),说明玉米与
其它植物的间作可能改变了土壤中的非生物(根系
分泌物)或者生物因素(微生物的群落结构),从而
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植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
有效克服玉米的连作障碍。根系分泌物在植物与土
壤微生物相互作用的早期发挥着重要作用[26-27]。
此外,AMF与宿主植物之间存在一定的宿主偏好
性,也会导致土壤中的 AMF群落产生显著性的差
异[9]。研究发现,土壤环境中的非生物因素与生物
因素之间的相互作用能显著影响植物生长。例如,
HageAhmed等[1]发现接种AMF处理番茄根系分泌
物中的绿原酸能有效抑制尖孢镰刀菌的发病率。因
此不同种植体系中根系分泌物的差异可能引起土壤
中AMF群落结构的差异,而正是这种差异缓解了玉
米连作的生长抑制作用。
稗草的反馈作用以从零到正反馈作用为主(图
1)。一方面说明稗草偏爱本地土壤,另一方面也可
能外来土壤(玉米驯化土壤)对稗草的生长存在抑
制作用。大量的研究表明,稗草会诱导水稻和其它
植物分泌一些化感物质,进而抑制稗草的生长[28]。
接种AMF后单作稗草的正反馈作用加强,表明稗草
更喜欢本地的AMF群落。研究表明,通过改变根的
养分资源的分配比例,植物可以抑制或者优先促进
某种共生菌的生长,以选择对自身生长更有益的共
生微生物群落[29-30]。
蚕豆的反馈作用主要从零到正反馈(图1),表
明蚕豆更加倾向于本地驯化的土壤环境,即蚕豆的
残留物不仅对玉米的生长有积极的影响,而且还不
影响蚕豆自身的生长,因此玉米/蚕豆间作体系间作
生物量的增加主要源于蚕豆对玉米生长的促进作
用。研究表明,豆科作物根际磷酸酶的活性显著高
于玉米,能够促进与其间作的玉米对土壤磷的吸
收[31]。此外,豆科作物能够分泌以柠檬酸为主的有
机酸来活化土壤中难溶性的磷供给蚕豆自身和玉米
吸收[32]。
4 结论
1)在驯化阶段,玉米和稗草之间是竞争关系,
间作中玉米处于竞争弱势,与单作相比,其生物量减
少了640%,稗草处于竞争优势,相比于单作生物
量增加了478%;玉米和蚕豆之间是互惠关系,与
单作相比,两种作物生物量增量分别达 217%
和383%。
2)AMF均促进了三种植物的生长,作用大小依
次为玉米>稗草>单作蚕豆。
3)在反馈阶段,玉米连作生物量明显下降。蚕
豆的残留物促进了玉米的生长,且未影响蚕豆自身
的生长,是玉米/蚕豆体系生物量增加的主要原因。
与玉米和蚕豆相比,稗草在自身驯化土壤上生长
较好。
4)单作玉米以负反馈作用为主,间作玉米表现
为零到正反馈;蚕豆无论单作还是间作均以零反馈
为主;接种 AMF或与其它植物间作后均减弱了玉
米的负反馈作用,表明丛枝菌根真菌减弱单作玉米
的负反馈实现间作增产。
本研究以两种不同类型的农田间作体系为研究
对象,利用植物-土壤反馈理论来理解AMF对间作
优势的调节作用,不仅充实了植物-土壤反馈理论,
而且为揭示间作高产高效的机理提供了一个新的研
究视角。合适的作物间套作可以通过充分挖掘和发
挥土壤有益微生物的作用,提高资源利用效率。
参 考 文 献:
[1] HageAhmedK,MoysesA,VoglgruberA,etal.Alterationsin
rootexudationofintercroppedtomatomediatedbythearbuscular
mycorhizalfungusGlomusmoseaeandthesoilbornepathogen
Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici[J]. Journalof
Phytopathology,2013,161(11-12):763-773
[2] LacombeS,BradleyRL,HamelC,BeaulieuC.Dotreebased
intercroppingsystemsincreasethediversityandstabilityofsoil
microbial communities?[J]. Agriculture Ecosystems and
Environment,2009,131(1-2):25-31
[3] BeverJD.Feedbackbetweenplantsandtheirsoilcommunitiesin
anoldfieldcommunity[J].Ecology,1994,75(7):1965
-1977
[4] VanderHeijdenM GA,KlironomosJN,UrsicM,etal.
Mycorhizalfungal diversity determines plant biodiversity,
ecosystemvariabilityandproductivity[J].Nature,1998,396
(6706):69-72
[5] Bennet A E, BeverJD. Tradeofsbetween arbuscular
mycorhizalfungalcompetitiveabilityandhostgrowthpromotionin
Plantagolanceolata[J].Oecologia,2009,160(4):807-816
[6] ManganSA,HereE A,BeverJD.Specificitybetween
neotropicaltreeseedlingsandtheirfungalmutualistsleadstoplant
soilfeedback[J].Ecology,2010,91(9):2594-2603
[7] VeigaRS,JansaJ,FrossardE,vanderHeijdenM G.Can
arbuscularmycorhizalfungireducethegrowthofagricultural
weeds?[J].PLoSOne,2011,6(12):e27825
[8] HageAhmedK,KrammerJ,SteinkelnerS.Theintercropping
partnerafects arbuscularmycorhizalfungiand Fusarium
oxysporum f. sp. lycopersiciinteractions in tomato[J].
Mycorhiza,2013,23(7):543-550
[9] BeverJD.Negativefeedbackwithinamutualism:hostspecific
growthofmycorhizalfungireducesplantbenefit[J].Proceedings
ofTheRoyalSociety.BiologicalSciences,2002,269(1509):
2595-2601
[10] BeverJD,MortonJB,AntonovicsJ,SchultzPA.Host
dependentsporulation and species diversity ofarbuscular
846
3期 谢先进,等: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
mycorhizalfungiinamowngrassland[J].JournalofEcology,
1996,84(1):71-82
[11] HorwithB.Aroleforintercroppinginmodernagriculture[J].
Bioscience,1985,35(5):286-291
[12] BeverJD.Soilcommunityfeedbackandthecoexistenceof
competitors:conceptualframeworksandempiricaltests[J].New
Phytologist,2003,157(3):465-473
[13] WardleDA,BardgetRD,KlironomosJN,etal.Ecological
linkagesbetweenabovegroundandbelowgroundbiota[J].
Science,2004,304(5677):1629-1633
[14] VanderPutenWH,BardgetRD,BeverJD,CobboldSM.
Plantsoilfeedbacks:thepast,thepresentandfuturechalenges
[J].JournalofEcologist.,2013,101(2):265-276
[15] BainardLD,KochA M,GordonAM,KlironomosJN.
Temporalandcompositionaldiferencesofarbuscularmycorhizal
fungalcommunitiesinconventionalmonocroppingandtreebased
intercroppingsystems[J].SoilBiologyandBiochemistry,2012,
(45):172-180
[16] ShengPP,LiuRJ,LiM.Inoculationwithanarbuscular
mycorhizalfungusandintercroppingwithpeppercanimprovesoil
qualityandwatermeloncropperformanceinasystempreviously
managedbymonoculture[J].AmericanEurasianJournalof
AgriculturalandEnvironmentalSciences,2012,12(11):1462
-1468
[17] DaniaSO,FagbolaO,DaniaMI.Responseofmaizepigeon
peaintercroptoarbuscularmycorhizalfungiinnutrientdepleted
soil[J].AnnualReviewofMaterialsResearch,2013,3(3):
232-245
[18] LiQZ,SunJH,WeiXJ,etal.Overyieldingandinterspecific
interactions mediated by nitrogen fertilization in strip
intercroppingofmaizewithfababean,wheatandbarley[J].
PlantandSoil,2011,339(1-2):147-161
[19] LiL,ZhangFS,LiXL,etal.Interspecificfacilitationof
nutrientuptakebyintercroppedmaizeandfababean[J].
NutrientCyclinginAgroecosystems,2003,65(1):61-71
[20] KardolP,CornipsNJ,vanKempenMML,etal.Microbe
mediatedplantsoilfeedbackcauseshistoricalcontingencyefects
inplantcommunityassembly[J].EcologicalMonographs,2007,
77(2):147-162
[21] LiL,SunJH,ZhangFS,etal.Wheat/maizeorwheat/
soybeanstripintercroppingI.Yieldadvantageandinterspecific
interactionsonnutrients[J].FieldCropsResearch,2001,71
(2):123-137
[22] LiY,RanW,ZhangR,etal.Facilitatedlegumenodulation,
phosphateuptakeandnitrogentransferbyarbuscularinoculation
inanuplandriceandmungbeanintercroppingsystem[J].Plant
andSoil,2009,315(1-2):285-296
[23] 姚青,冯固,李晓林.不同作物对 VA菌根真菌的依赖性差
异[J].作物学报,2000,26(6):874-878
YaoQ,FengG,LiX L.Variationbetweenmycorihizal
dependencyofdiferentcrops[J].ActaAgronomicaSinica,
2000,26(6):874-878
[24] 李侠,张俊伶.丛枝菌根根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收能
力的比较[J].植物营养与肥料学报,2009,15(3):683
-689
LiX,ZhangJL.Uptakeofammoniumandnitratebyexternal
hyphaeofabuscularmycorhizalfungi[J].PlantNutritionand
FertilizerScience,2009,15(3):683-689
[25] YuJ,KomadaH,YokoyamaH,etal.Sugi(Cryptomeria
japonicaD.Don)bark,apotentialgrowthsubstrateforsoiless
culturewithbioactivityagainstsomesoilbornediseases[J].
JournalofHorticulturalScience,1997,72(6):989-996
[26] BertinC,YangX,WestonLA.Theroleofrootexudatesand
alelochemicalsintherhizosphere[J].PlantandSoil,2003,
256(1):67-83
[27] BaisHP,WeirTL,PeryLG,etal.Theroleofrootexudates
inrhizosphereinteractionswithplantsandotherorganisms[J].
AnnualReviewofPlantBiology,2006,57:233-266
[28] 孔垂华,徐效华,梁文举,等.水稻化感品种根分泌物中非
酚酸类化感物质的鉴定与抑草活性[J].生态学报,2004,
24(7):1317-1322
KongC H,XuX H,LiangW J,etal.Nonphenolic
aleochemicalsinrootexudatesofanalelopathicricevarietyand
theiridentificationandweedsuppressiveactivity[J].Acta
EcologicaSinica,2004,24(7):1317-1322
[29] KiersET,RousseauRA,WestS,DenisonRF.Hostsanctions
andthelegumerhizobiummutualism[J].Nature,2003,425
(6953):78-81
[30] BeverJD,RichardsonSC,LawrenceBM,etal.Preferential
alocationtobeneficialsymbiontwithspatialstructuremaintains
mycorhizalmutualism[J].EcologyLeters,2009,12(1):13-
21
[31] 汤小群.间作豆科作物根际过程促进玉米磷吸收的机理研究
[D].北京:中国农业大学博士论文,2008
TangXQ.Legumerhizosphereprocessesfacilitatephosphorus
uptakebymaizeinintercropping[D].Beijing:PhDDissertation
ofChinaAgriculturalUniversity,2008
[32] GerkeJ,BeiβnerL,RmerW.Thequantitativeefectof
chemicalphosphatemobilizationbycarboxylateanionsonP
uptakebyasingleroot.I.Thebasicconceptanddetermination
ofsoilparameters[J].JournalofPlantNutritionandSoil
Science,2000,163(2):207-212
946