菌根在植物中的应用

高志刚

[摘要]植被被破坏对环境和生态造成的灾难日益增长,恢复植被迫在眉睫,菌根是有效可行的新方法之一,因为菌根有它自身的优良性,对植被的恢复能够做出贡献。菌根分为外生菌根和内生菌根,外生菌根的研究领先于内生菌根的研究,但从发展的前景来看,内生菌根比外生菌根的发展前景更好。

[关键词]菌根 菌根特性 菌根发展

现代农林业的发展已有百年的历史,其成绩是巨大的,但却带来了一系列资源、环境和生态问题。如森林、草原的破坏和沙化、土壤贫瘠化、盐碱化、水土流失、水涝和干旱频繁发生、淡水资源的短缺,化肥与农药的大量使用对水资源和土壤造成的污染问题等等,均反映了当代农林业的发展是以破坏生态为代价的,而且对环境和生态造成的破坏作用与日俱增,如表所示。

部分地区植被被破坏造成的后果

甚至会危及人类赖以生存的生态系统。为此,各国都在探索符合经济、生态和社会三大效益发展农林业的新模式,达到保护资源、保护环境、保护生态系统的再生产能力、创造有利于人类文明持续发展的低投入持久农林业,菌根是实现这一目标的新方法之一。菌根菌就是生活在植物根上的土壤真菌与植物形成的共生体。菌根一般分为内生菌根和外生菌根,外生菌根是菌根真菌菌丝体包围宿主植物尚未木栓化的营养根形成的,其菌丝体不穿透细胞组织内部,而只在细胞壁之间延伸生长而形成,植物根部形态一般可变短、变粗、变脆,肉眼能看到;内生菌根是菌丝体可以穿透细胞壁,进入细胞内部,内生菌根使植物根部产生的形态变化用肉眼很难看到,要借助仪器和经过特殊处理方能观察到。

近年来,沙尘暴发生越来越频繁,有其自然原因,但人类的不合理行为也是一个重要原因,大量砍伐森林、在草地过度放牧,破坏了原始植被,全球森林以每年1700万公顷的速度消失。人为造成土壤的贫瘠和退化,会使植物和真菌间的密切共生关系被迫中断,包括菌根真菌在内的许多微生物失去养分来源而相继死亡,这就是我们看到的荒漠化。植树种草恢复植被是防风固沙、降低沙尘暴发生频率和危害的有效途径。要使植物更好地生长、森林覆盖率更高,菌根技术是有效可行的。无论是乔木、灌木,还是草种,只要有菌根,就能健壮生长。这是因为菌根有它自身的优良特性:

1.菌根真菌有“生物肥料”的作用,利用它就可以降低速效化肥的用量,从而减轻硝态氮对地下水和地表水资源的污染程度。

2.菌根菌能提高植物的抗逆性、抗盐碱性,可以在贫瘠的土壤上种植,提高土壤的利用率。

3.菌根因能保护植物吸收根和扩大根系的吸收面积,分泌多种酶、生长激素和生物调节素,对提高苗木的质量和产量、增加造林的成活率和保存率、促进幼苗生长发育有积极的作用。

正是由于菌自身的特性,在退化的土壤上植树、造林、种草,重建植物生活的自然供养体系,使值物在自然条件下存活,依靠菌根的帮助恢复绿色植被,而不仅仅是人为的浇水、施肥、喷撒农药和使用化学制剂。

要想使被迫坏的植被尽可能快的恢复,应用菌根技术会起到积极有效的作用。目前,世界上许多国家都十分重视菌根技术的应用与推广,被列为重要的造林技术措施之一。在我国利用世界银行贷款的造林项目中,世界银行的专家对菌根在造林中的作用给与高度重视,要求在造林中有相当数量的幼苗是必须接种的菌根化苗。一些发达国家或发展中国家也都在大力推广应用这一技术。

目前,对于外生菌根的研究比交全面比较深入,已经进入到工厂化生产菌根的阶段,不仅美国、法国、加拿大、南美、欧洲等发达的国家和地区进入到工厂化的生产,我国也有了自己的生产线,生产出了自己的菌根剂。花晓梅研制生产的Pt菌根剂使苗木平均生物产量啬67%至457%,最高达到500%,发明了截根菌根化、组培菌根化、扦插菌根化,推动了我国菌根研究的前进步伐。内生菌根的研究要落后于外生菌根的研究,到目前为止,内生菌根剂的生产还不能达到工厂化的生产,因为内生菌根还不能离体培养,只能在活体上进行繁殖,繁殖数量少,而且菌种也远远少于外生菌根菌种的种类,因此,内生菌根的研究还需要广大的科研工作者的不懈努力,使之能够尽快地赶上外生菌根的研究,尽快地能够工厂化生产。内生菌根菌剂已研制成功了内生菌VAMF,它能够促进磷肥的吸收,促进植物提早开花、结果、提高植物的抗性,延长植物生长期,能够降低土壤病原菌的侵染。

虽然菌根菌试剂有其优良的特性,但并不是所有的植物都能接种成功,已知的非菌根植物包括:十字花科、苋科、石竹科、马齿苋科、藜科、山榄科、鸭跖草科,对它们施用菌根菌剂是无意义的,无法形成共生体。对于菌根菌共生植物又分为两种:绝对菌根植物和非绝对菌根植物,绝对菌根植物有:檬果、树薯、咖啡、红豆、酷梨、茜草科植物、高梁属的植物;非绝对菌根植物有:水稻、小麦、木瓜、棉花、豆类、蝶豆属、玫瑰木属。

从菌根的发展前景来看,内生菌根要比外生菌根的发展前景更好,因为在地球上只有5%的种子植物有外生菌根,而90%的植物有内生菌根,其中包括几乎全部的阔叶树种、农作物、瓜果、蔬菜、花、草等。无论,人生菌根还是外生菌根,根据共生微的共生关系,在大田试验的基础上筛选出一批优良菌根菌种,用于逆境条件下的植被恢复,不仅可以用于干旱地区的造林、植草、提高苗木的成活率,还可以在废弃矿业开采后有一定矿质元素污污染的地区进行植被的恢复,能显著提高主植物的耐金属污染的能力。西部大开发,环境问题不容忽视,水土流失、干旱、沙漠化、矿山污染等日益严重,被列为可持续发展技术的菌根技术,在恢复植被,尤其是在西部大开发中,对于该地区的植被的恢复和环境的改善,其作用是无可估量的。建立一个以作物一菌根真菌共生体为中心的农业生产体系,不仅能增加农业生产的效益,而且是建立可持续的农业生产体系的途径之一。可以相信,随着社会的发展,人口爆炸、环境恶化、能源短缺等的危机将不断加深,各类生态肥料,尤其是菌根真菌将受到人们的注重并广泛的应用。

参考文献:[1]丛枝菌根及其应用.北京:科学出版社.

[2]菌根研究及应用.北京:中国林业出版社.