干擾與競爭條件下叢枝菌根菌和數(shù)種作物的互作.pdf

1、叢枝菌根菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，AM)廣泛存在于農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，其可與80％的維管植物共生形成內(nèi)生菌根，提高宿主植物對營養(yǎng)元素和水分的吸收，增加植物產(chǎn)量和抗逆性，進而影響系統(tǒng)中植物群落的組成和演替。本論文在甘肅省慶陽黃土高原于2004年和2005年連續(xù)兩年研究了傳統(tǒng)耕作、免耕、傳統(tǒng)耕作+秸桿覆蓋和免耕+秸桿覆蓋等耕作方式對叢枝菌根菌的影響。在此基礎(chǔ)上，以小麥(Triticum aestivum)和野生型

2、(A17)蒺藜苜蓿(Medicago truncatula var.Jemalong)為輪作作物，在溫室條件下模擬了黃土高原耕作方式下，土壤干擾和秸稈覆蓋對根內(nèi)球囊霉(Glomus intraradices)和珍珠巨孢囊霉(Gigaspora margarita)等兩種叢枝菌根菌和蒺藜苜蓿互作的影響；并以野生型(A17)和突變體(dmi1)蒺藜苜蓿為競爭組合，采用同位素32P標記，進一步研究了叢枝菌根菌在植物競爭中的作用機理。主要結(jié)果如

3、下：
　　 1、田間條件下，叢枝菌根菌與玉米(Zeamays)、冬小麥、大豆(Glycinemax)等三種輪作作物在苗期均建立了共生關(guān)系，但叢枝菌根菌對3種作物的侵染率均較低，分別為玉米11％～30％，冬小麥8％～31％，大豆3％～30％。耕作方式對叢枝菌根菌侵染率的影響因作物、年份和生長階段而異。與傳統(tǒng)耕作相比，免耕和耕作+秸稈覆蓋對3種作物菌根菌侵染率平均提高了10％～15％。3種作物在盛花(結(jié)莢)期的菌根菌侵染率均高于苗期

4、，2005年的菌根菌侵染率總體高于2004年。耕作方式對作物產(chǎn)量、地上生物量和作物P吸收未產(chǎn)生顯著影響，但三者變化趨勢較為一致。
　　 2、溫室內(nèi)模擬黃土高原耕作方式，土壤干擾和秸稈覆蓋未影響叢枝菌根菌對蒺藜苜蓿的侵染率，亦未影響菌絲室(hyphalcompartment,HCs)和根室(roothyphalcompartment,RHCs)土壤中的叢枝菌根菌的菌絲長度。根內(nèi)球囊霉和珍珠巨孢囊霉單獨或混合接種，在A17出苗4周后

5、的侵染率分別達到70％、30％和60％，混合接種效應(yīng)介于單獨接種效應(yīng)之間。7周時，A17單獨接種的侵染率均為60％，混合接種的侵染率為25％，混合接種效應(yīng)表現(xiàn)為對侵入位點的競爭。土壤干擾通過對叢枝菌根菌的作用而影響A17的P吸收和生物量，未接種處理未對干擾表現(xiàn)出任何響應(yīng)。干擾顯著降低了接種叢枝菌根菌A17的P含量和生物量。兩種叢枝菌根菌單獨接種或混合接種表現(xiàn)出不同的效應(yīng)，混合接種和珍珠巨孢囊霉使4周齡A17地上部分組織P含量分別降低37

6、.64％和69.67％；但未影響接種根內(nèi)球囊霉A17地上組織P含量，在7周齡時，干擾使接種根內(nèi)球囊霉的A17地上組織P含量降低了30.29％，但未影響其他接種處理A17的地上組織P含量。秸稈覆蓋僅提高了干擾條件下HCs土壤接種根內(nèi)球囊霉和RHC土壤混合接種的菌絲長度，或降低了未干擾條件下RHCs土壤菌絲長度(P＜0.05)，但未對叢枝菌根菌和A17互作產(chǎn)生顯著影響。土壤干擾、秸稈覆蓋和叢枝菌根菌接種亦影響了土壤水穩(wěn)性團聚體，但因土壤團聚

7、體顆粒直徑而異，土壤干擾降低了1～2mm和0.25～0.5mm直徑土壤團聚體，秸稈覆蓋提高了1～2mm和0.25～0.5mm直徑土壤團聚體，叢枝菌根菌僅提高了直徑＞2mm土壤團聚體形成(P＜0.05)。
　　 3、篩選出了對叢枝菌根菌生長正效應(yīng)的野生型蒺藜苜蓿A17和無反應(yīng)型蒺藜苜蓿突變體dmi1，并用于不同基因型蒺藜苜蓿生長競爭試驗。A17對dmi1的競爭優(yōu)勢主要是通過其與叢枝菌根菌建立共生體實現(xiàn)，A17中通過叢枝菌根菌吸收的

8、32p含量為dmi1的100～200倍。在不接種叢枝菌根菌的條件下，A17和dmi1對P的吸收和生物量基本相同。接種叢枝菌根菌后，提高了A17在A17+dmi1和A17+17組合中的競爭能力，尤其是在低P水平下，A17的P含量和生物量可達dmi1的1～2倍。叢枝菌根菌-植物組合對競爭反應(yīng)存在多樣性。A17在接種根內(nèi)球囊霉后，其在不同競爭組合中的侵染率較一致，不施P處理下約為75％，施P處理下約為40％；但接種珍珠巨孢囊霉后，其在A17+