高羊茅屬草坪草菌根發育及其與土壤有效磷、速效鉀的關系

鄒英寧,費永俊,王鳳玲 (長江大學園藝園林學院,湖北荊州434025)

叢枝菌根 (arbuscular mycorrhizas)是土壤中叢枝菌根真菌與植物根系形成的互惠共生聯合體,存在于約80%的陸生植物中。由于叢枝菌根能夠幫助寄主植物從土壤中吸收更多的養分和水分,植物叢枝菌根的研究日益受到重視。

已有的研究表明,大部分草坪草均能在自然條件下建立叢枝菌根的結構,提高草坪草根系的深度,幫助草坪草植物抵御逆境脅迫,減少肥料、殺蟲劑的使用,改善草坪色澤,從而提高草坪的質量[1,2]。因此,叢枝菌根共生體已成為草坪草建立、維護管理的一個重要環節,對于長期不施肥、土壤貧瘠、不灌溉的草坪尤為重要。

本研究探討了6個草坪草根系叢枝菌根的發育狀況,并分析其與根際土壤有效磷和速效鉀間的關系,進而探明草坪草菌根與土壤因子的關系,以期為今后叢枝菌根真菌應用于草坪草建立、維護管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取種植在長江大學西校區園藝園林學院草坪基地的禾本科高羊茅屬 (Festuca)美洲虎3號、美洲虎4號、沙漠王子、颶風、可奇思、黃金島為材料。這些草坪草為2007年11月播種。

1.2 試驗設計

試驗為單因素設計,共6個處理,每個草坪草品種為1處理。每個試材隨機選取25 cm2為1小區,3次重復。

1.3 取樣及處理

2009年5 月中旬收集不同草坪草根系及土壤。試驗用土經自然風干過篩備用;當年生根系剪成1～2 cm長的根段,置于FAA固定液中固定保存備用。

1.4 測定方法

根系叢枝菌根的染色依照吳強盛等[3]的方法進行。菌根侵染通過根系侵染頻度、根系菌根侵染程度和侵染根段的菌根侵染強度表示。計算公式如下:

菌根結構的發育程度則用單位根長侵入點、泡囊數、叢枝數表示。

土壤有效磷含量采用NaHCO3法[4]測定。土壤速效鉀采用醋酸銨浸提[4],AI 1200原子吸收分光光度計測定。

1.5 數據處理

運用SAS 8.1統計軟件的ANOVA過程對處理間作差異性的測驗,采用LSD法進行多重比較分析,CORR過程作因子間的相關系數分析。

2 結果與分析

2.1 高羊茅屬草坪草的菌根侵染狀況

表1為6種高羊茅屬草坪草品種菌根的侵染狀況。結果表明,所有草坪草的侵染程度為19.48%～74.67%,侵染頻度為 31.31%～85.52%,侵染強度為60.21%～90.23%。在侵染程度上,以颶風植株的最高,美洲虎3號最差;在侵染頻度和侵染強度上,以美洲虎3號最差,且顯著低于其他5種,其他種類間無顯著差異。

表1 6個高羊茅屬草坪草品種根系叢枝菌根的侵染頻度、侵染程度和侵染強度

2.2 高羊茅屬草坪草菌根結構的發育狀況

從表2可以看出,高羊茅屬草坪草根系的菌根叢枝數在0.1～2.7個/cm根長范圍,泡囊數0.5～9.8個/cm根長范圍,侵入點在0～0.3個/cm根長范圍。不同草坪草品種間在侵入點上沒有顯著差異,在叢枝數和泡囊數上表現顯著差異。在6個品種中可奇思根系的菌根泡囊數最高,美洲虎3號的最差;在叢枝數上以美洲虎4號的最高,美洲虎3號的最低。

表2 6個高羊茅屬草坪草品種菌根的叢枝數、泡囊數和侵入點

2.3 高羊茅屬草坪草在不同粗度根段上的菌根狀況

對6個高羊茅屬草坪草品種的所有根段菌根發育進行分析可以發現,不同根段粗度上菌根發育狀況明顯不同 (表3)。在60～70 mm根段粗度上具有最高的侵染頻度和侵染強度;在40～50 mm根段粗度上具有最高的侵染頻度和叢枝數;30～40 mm根段粗度上具有最高的侵入點;50～60 mm根段粗度上具有最高的泡囊數?？傮w來看,具有較高的菌根發育狀況主要集中在40～80 mm根段粗度上。

2.4 高羊茅屬草坪草根際土壤有效磷狀況

圖1表明,6個高羊茅屬草坪草品種的根際土壤有效磷中可奇思、颶風、黃金島、沙漠王子之間均無顯著差異;以美洲虎3號的根際土壤有效磷最高,且與其他品種之間均有顯著差異;美洲虎4號的根際土壤有效磷含量其次,且與其他品種之間均有顯著差異。

2.5 高羊茅屬草坪草根際土壤速效鉀狀況

圖2表明,6個高羊茅屬草坪草品種的根際土壤速效鉀中可奇思、颶風、美洲虎4號、沙漠王子之間均無顯著差異;以美洲虎3號的根際土壤速效鉀最高,且與其他品種之間均有顯著差異;黃金島的根際土壤速效鉀含量其次,且與美洲虎4號無顯著差異,與其他品種均有顯著差異;美洲虎4號與美洲虎3號間有顯著差異,但與其他各品種之間均沒有表現顯著差異。

表3 高羊茅屬草坪草在不同粗度根段上的菌根狀況

圖1 高羊茅屬草坪草根際土壤有效磷狀況

圖2 高羊茅屬草坪草根際土壤速效鉀狀況

2.6 高羊茅屬草坪草菌根發育狀況與土壤有效磷、速效鉀的相關關系

從表4可以看出,在高羊茅屬草坪草叢枝菌根的結構中,只有叢枝數與侵染程度、侵染強度間存在顯著的正相關關系。草坪草菌根的侵染與土壤有效磷、土壤速效鉀間均呈現顯著或極顯著的負相關關系;對于菌根結構狀況,只有泡囊數與土壤有效磷間呈現極顯著的負相關關系。

表4 高羊茅屬草坪草叢枝菌根發育狀況與土壤有效磷、速效鉀的相關系數

3 討論

本研究表明,高羊茅屬草坪草根系上叢枝菌根的結構普遍存在,是典型的叢枝菌根類植物。本研究觀察的6個高羊茅屬草坪草品種中除美洲虎3號外,其他的5個草坪草品種菌根侵染頻度均在80%左右,這與Schreiner[5]研究的葡萄菌根侵染頻度基本一致。本研究結果還表明草坪草菌根侵染程度為19.48%～74.67%,叢枝菌根在不同草坪草品種上的發育是不同的。在6個品種中,以可奇思的叢枝菌根發育最好,美洲虎3號的發育最差。

草坪草叢枝菌根結構發育在不同粗度根段上明顯不同,在60～70 mm根度粗度上,侵染程度侵染強度最高;在＜30 mm根度粗度上,菌根侵染狀況較低。在30～40 mm根度粗度上,侵入點最高;在40～50 mm根度粗度上,侵染頻度最高、叢枝數最高。在50～60 mm根度粗度上,泡囊數最高。在＞80 mm根度粗度上,侵染強度最低、泡囊數最低。在50～60、60～70、70～80、＞80 mm根度粗度上,侵入點均為0。并且從表3還可以看出根段粗度上菌根發育明顯不同,呈 “Λ”形,在＜40 mm根度粗度上,菌根發育較差;在40～80 mm根度粗度上面菌根發育較好;在＞80 mm根度粗度上,菌根的發育又較差。這表明在幼嫩根系和木質化根系上菌根發育較差,在半木質化根系上菌根發育較好,這可能與叢枝菌根真菌主要侵染半木質化根系有關[6]。

叢枝菌根真菌的生長一定程度上依賴土壤有效磷的水平,倘若土壤有效磷低于34 mg/kg,叢枝菌根真菌的生長與土壤有效磷呈負線性相關,而且土壤有效磷越低,叢枝菌根真菌生長的越好[7]。本研究中,美洲虎3號土壤有效磷含量最高,為33.40 mg/kg;可奇思土壤有效磷含量最低,為6.65 mg/kg。因此,土壤有效磷與侵染程度、侵染頻度、侵染強度、泡囊數間呈現顯著或極顯著線性負相關關系。發育良好的叢枝菌根只存在于貧瘠的有效磷低的土壤,它的功能才能發揮作用。

土壤速效鉀的水平與叢枝菌根真菌的生長也密切相關。本研究還表明土壤速效鉀與侵染程度、侵染頻度以及侵染程度間呈現顯著或極顯著線性負相關系。說明菌根發育的越好,植物吸收土壤中的鉀素越高,土壤中鉀素含量就低,說明菌根有助于植物對鉀素的吸收。

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