全 文 ：不同 AM 菌株对酸性土壤玉米生长及磷营养的影响研究
刘文科 冯 固 李晓林
( 中国农业大学资源与环境学院植物营养系
教育部植物-土壤相互作用重点开放实验室
北京 100094)
摘 要 试验研究不同 AM 菌株对酸性土壤玉米生长及 P 营养的影响结果表明 , 6种菌株的菌根形成、菌根效应、菌
株根外菌物量均存在显著种间或生态型差异 ,华北菌株“BEG168”、法国菌株“BEG141”和华南菌株“BEG151”侵染率
较高 , 达 20% ,而华北菌株“BEG167”次之 ,华中菌株“HAU-E4”和华南菌株“BEG150”最低。“BEG150”和“BEG168”
显著促进玉米地上部和植株的生长 ,“BEG141”和“BEG151”则无促生效应 , 而“BEG167”和“HAU-E4”表现为负效应。
除“BEG167”降低植物 P 素吸收外 , 其余菌株均对宿主 P 吸收有所增益 , 其中以“BEG168”和“BEG141”较高。除
“BEG167”和“HAU-E4”外其他菌株均有一定应用价值 , 且以“BEG168”和“BEG150”最有望成为适应酸性土壤的高效
真菌。
关键词 丛枝菌根真菌 P 营养 功能适应性 酸性土壤 玉米
Effects of inoculation with different AM isolates on the maize growth and P uptake in acidic soil .LI U Wen-Ke, FENG
Gu, LI Xiao-Lin(Department of Plant Nutrition,College of Resources and Environment, China Agricultural University; Key
Laboratory of Plant-Soil Interactions, Ministry of Education,Beijing 100094, China) , CJEA ,2006,14(2) : 116～118
Abstract Theeffects of inoculation with different AM isolates on themaize growth and P uptake in acidic soil were stud-
ied .The results show that there are significant differences among fungal species or ecotypes in mycorrhza formation, effec-
tiveness and contribution toplant P uptake .About mycorrhizaformation,‘BEG141’( isolated fromFrance) ,‘BEG168’( iso-
lated from North China) and‘BEG151’( isolated fromSouth China) have higher colonization rate of 20% and‘BEG167’
( isolated from North China) follows, the‘HAU-E4’( isolated from Middle China) and‘BEG150’( isolated from South
China) are the lowest .‘BEG150’and‘BEG168’havemarkedly effect on the maize shoot biomass and plant growth, and
no effect is performed by isolated‘BEG151’and‘BEG141’, while‘BEG167’and‘HAU-E4’present a significant nega-
tive effect on the maize shoot biomass and plant growth . Except‘BEG167’, all of the isolates are helpful to the P uptake,
expecially‘BEG168’and‘BEG141’. In terms of function, apart form‘BEG167’and‘HAU-E4’, all other isolates can
be used in acidic soil, and‘BEG168’and‘BEG150’are the most promising isolates to beapplied on acidic soil .
Key words Arbuscular mycorrhizal fungi , P nutrition, Functional adaptation, Acidic soil, Maize
( Received Dec .19,2004; revised Feb .1,2005)
AM 丛枝菌根真菌广泛存在于各类生态系统中 ,凡自然土壤中均有不同丰度的分布 [ 3] 。此类菌株与宿
主之间无严格的专一性 ,其共生效应、生态分布与生态条件密切相关。研究证实 AM 真菌种间甚至生态型
间存在生理学或形态学的差异 [ 4～ 6] 。目前 , 我国该方面的研究尚少见报道。本试验研究了分离于我国华
南、华中和华北 3个不同地区的菌株在华南典型酸性土壤中菌根形成、菌根效应及植物吸 P 效应 , 为筛选适
应酸性土壤的优良菌株 ,探讨菌株生态适应性及其机制提供理论依据。
收稿日期 : 2004-12-19 改回日期 : 2005-02-01
1 试验材料与方法
试验在中国农业大学植物营养系温室中进行 , 供试华南菌株“BEG150”(Glomus claroideum/ luteum)和
“BEG151”(Glomus geosporaum)、华北菌株“BEG168”(Glomus etunicatum)和“BEG167”(Glomus mosseae) 、华
中菌株“HAU-E4”(Glomus etunicatum) 分别分离于我国华南、华中和华北 3 个主要生态区 , 参比菌种
“BEG141”(Glomus intraradices Schenck & Smith)由法国国家农业研究所提供 , 接种剂统一扩繁均为含有侵
染根段、菌丝、孢子和培养基质混合物 ,孢子密度均 > 10个/ g,接入量为 70g/ 盆。供试土壤采于广州市 ,土壤
pH 为 4.74,有效磷 24.06mg/ kg, 有机质 9. 9g/ kg。土壤过 1mm筛置 121℃高压蒸汽灭菌 2h 备用 , 用前混
第 14 ?卷第 2期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .14 No .2
2 0 0 6 ?年 4 月 Chinese Journal of Eco-Agriculture April , 2006
入基础肥料 , 即施 N ( NH4NO3 ) 300mg/ kg土 、P ( KH2 PO4 ) 30mg/ kg土 、K ( K2SO4 ) 200mg/ kg土、Mg( MgSO4·
7H2O)100mg/ kg土 、Zn[Zn3 ( PO4 )2·7H2O] 5mg/ kg土 和 Cu( CuSO4·5H2O) 3mg/ kg土 。供试玉米品种为“农大
108”,播前用 10% H2O2 对种子表面消毒 10min,于蒸馏水中浸泡 10min后催芽、播种。
试验采用有机玻璃 3室根箱 [规格宽×长×高为 ( 5+ 3 + 5) cm×10cm×15cm] , 中间为植物室 , 种植玉
米 ,左边为菌丝室 ,右边为玻璃珠室 , 3 室间用 2 道 30μm尼龙网隔开 , 植物室装土量为 480g, 菌丝室装土量
700g,玻璃珠室装入洗净、灭菌玻璃珠 800g。试验设 6个接种处理和 1个未接种对照 (接入灭菌接种剂 ,并加入
10mL 菌种滤液 ) ,每处理重复 4次 ,共 84盒 ,每盒播种 4粒 ,出苗后留苗 2株 ,并于土壤表面覆 1层粗河砂 (经酸
泡、水洗和灭菌处理) , 生长期间室温维持在 25～30℃ ,光照时间为 10h/ d。每 28d植物室补加 N 素 ( 硝酸钾 )
100mg/ kg土 ,玉米生长 84d后收获。将收获玉米地上部以自来水冲洗后再用去离子水洗净 ,于 105℃杀青 30min
后再置 70℃烘干、称重;玉米根系用自来水洗净后 ,取下全部细根 (直径 < 1mm)剪成 1cm根段混匀后取一定样
品 ,用曲利本蓝染色[ 7] 、网格交叉法[8] 测定根系侵染率 ,以干灰化钒钼黄比色法测定植物 P 含量。
2 结果与分析
2 . 1 不同菌株菌根形成及菌株侵染对玉米生长的影响
研究表明 6种菌株在酸性土壤的菌根形成能力存在显著种间和生态型差异 ,“BEG141”、“BEG168”和
“BEG151”菌根形成能力最高 , 平均菌根侵染率分别达 21.22%、20.75% 和 19.74% , 而“BEG167”次之 ( 为
15.72% ) ,以“BEG150”和“HAU-E4”菌根形成能力最差 , 分别为 8.56% 和 12. 52%。且不同生态型菌株
“BEG168”与“HAU-E4”间差异明显 ,前者菌根形成能力显著高于后者。
表 1表明不
同菌株侵染对玉
米地上部和根系
生长均有很大影
响 , 且存在显著
种间差异 , 不同
菌株间对玉米地
上部和地下部的
影响规律基本相
同 , 但其影响程
度地上部大于地
表 1 不同菌株接种处理玉米生物量比较 *
Tab .1 Biomass of maize inoculated with or without AM fungi
菌 株 地上部干物质量/ g 菌根效应/ % 根系干物质量/ g 菌根效应/ % 植株干物质量/ g 菌根效应/ %
Isolates Shoot dry weight Mycorrhizal effectiveness Root dry weight Mycorrhizal effectiveness Total dry weight Mycorrhizaleffectiveness
CK 9 $.46bc 0 ?.00 3 ?. 12ab 0 .00 12 . 58b 0 u. 00
BEG141 ?9 $.87bc 4 .15 3 . 58a 6 .47 13 . 45ab 6 u. 47
BEG168 ?11 $.10ab 14 .76 3 . 65a 14 .52 14 . 75a 14 u. 71
BEG167 ?7 $.30d - 29 .59 2 . 51b - 24 .55 9 . 81c - 28 u. 24
BEG150 ?11 $.57a 18 .25 3 . 57a 12 .54 15 . 14a 16 u. 91
BEG151 ?10 $.26abc 7 .82 3 . 56a 12 .36 13 . 82ab 8 u. 97
HAU-E4 ?9 $.20c - 2 .85 2 . 91ab - 7 .40 12 . 11ab - 3 u. 97
* 菌根效应 = ( 菌根植物某 部分干物 质量 - 相 应非菌根 植物某部分 干物质量 )/ 菌根植 物某部 分干物 质量 ×
100% ; 不同字母表示 P≤0. 05 水平显著性差异 ,下同。
下部 ,其中对玉米生长正促进效应为“BEG150”>“BEG168”,“BEG151”和“BEG141”则无促生效应 , 而
“BEG167”和“HAU-E4”却表现为负效应 ,尤以“BEG167”负效应最大。丛枝菌根菌株侵染对玉米根系的影响
与其对地上部的影响规律相似 ,但生物量的增降程度存在种间差异 , 其中“BEG168”和“BEG167”对玉米地上
部及地下部促生效应相似 ,而其余 4种菌株却对玉米地上部和地下部促生效应差异很大。“BEG150”表现为
优先促进玉米地上部生长 ,而“BEG151”和“BEG141”却优先促进玉米地下部生长发育 ,“HAU-E4”则对玉米
地下部的影响高于地上部。不同生态型菌株“BEG168”和“HAU-E4”间差异显著 ,前者表现出很强的促生效
应 ,而后者却表现为负效应。植株干物质量以“BEG150”最高 ,“BEG167”最低。菌株接种对植物根冠比无显
著影响。
表 2 不同菌株接种处理玉米 P 素含量及吸收量 *
Tab .2 P concentration and P uptakeof maize inoculated with or without AM fungi
菌 株 地上部 P含量/ g·kg - 1 ?地上部吸 P量/ mg·盒 - 1 根系 P含量/ g·kg - 1 :根系吸 P量/ mg·盒 - 1 菌丝吸 P总贡献/ %
Isolates Shoot P concentration Shoot P uptake Root P concentration Root P uptake Hyphal P contribution
CK 0 ?. 6a 5 .62a 0 .5c 1 I. 47bc 0 . 00
BEG141 ?0 ?. 6a 6 .28a 0 .6a 2 I. 27a 17 . 11
BEG168 ?0 ?. 6a 6 .65a 0 .6ab 2 I. 09a 18 . 93
BEG167 ?0 ?. 6a 4 . 51b 0 .5abc 1 I. 35c - 21 . 00
BEG150 ?0 ?.5b 6 .12a 0 .5bc 1 I. 76b 9 . 99
BEG151 ?0 ?. 6a 5 .95a 0 .6ab 2 I. 06a 11 . 52
HAU-E4 ?0 ?. 6a 5 .78a 0 .5bc 1 I. 57bc 3 . 44
* 菌根吸 P 贡献比率 = ( 菌根植物吸 P 量 - 非菌根植物吸 P 量 )/ 菌根植物吸 P 量×100%。
2 .2 S菌株接种对宿
主 P 素吸收的
影响
接种 AM 菌株
能改 善宿主植物 P
营养 ,尤其是低 P 土
壤中。本试验 6 个
菌株中除“BEG167”
外均 促进玉米对 P
素的吸收 ( 见表2) 。
第 2 ?期 刘文科等 :不同 AM 菌株对酸性土壤玉米生长及磷营养的影响研究 117
菌丝吸 P 贡献比率以“BEG168”和“BEG141”促进作用较大 , 从宿主不同部位吸 P 量而言 ,菌株对根系 P 素
吸收的贡献比率高于相应地上部。
3 小结与讨论
球囊霉属是我国分布最广的一类丛枝菌根真菌 , 北方和东南沿海等地均有分布[ 1] , 它在多个生态区出
现频率均最高[ 2] 。故此属真菌是我国利用的主要菌株来源 ,但球囊霉属菌株在酸性土壤的菌根形成能力很
低 ,一般为 20%～30%左右[ 9] , 甚至 < 10% [ 10] , 酸性土壤菌根侵染率低可能是因较高离子浓度所致。本试
验 6个不同来源菌株侵染率为 8. 56% ～21. 22% ,侵染水平正常。研究表明高浓度 Al、Mn和质子限制真菌
的萌发及侵染[ 11] , AM 真菌种间或分离菌株间存在差异 [ 12] 。就菌根形成而言 ,试验中的植物-真菌都是兼容
的。但 Ravnskov S .等[ 13] 认为应以菌丝吸收并向植物传递的 P 量作为衡量宿主和 AM 真菌功能兼容性指
标。本试验 6个菌株中除“BEG167”外均促进玉米对 P 素的吸收 ,其中以“BEG168”和“BEG141”促进作用较
大 ,为兼容性最佳菌株 , 且适生酸性土壤条件 , 可作为优良菌株在我国广泛应用。华中菌株“HAU-E4”也促
进玉米对 P 素的吸收 ,但其菌根效应为负 , 故其并非为酸性土壤适生菌株。菌根功能的兼容性与宿主种类
有关 ,本试验以玉米作为宿主其适应性较广 , 但若筛选酸性土壤适生优良菌株 , 还应选择适应酸性土壤生长
的优势植物作为宿主以进一步确认研究。已有数据表明酸性土壤以木薯为宿主时“BEG150”侵染率为
23.26% , 这表明宿主植物的影响亦可能并非关键。
致谢 华中农业大学赵斌教授、北京农林科学院王幼珊研究员为本项研究提供菌株 , 谨表谢意 !
参 考 文 献
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