3株外生菌根真菌对红松苗木的接种效应

庞丽杰,王文革,宋福强

(1.黑龙江省尚志国有林场管理局,黑龙江哈尔滨150601;2.黑龙江大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150080)

3株外生菌根真菌对红松苗木的接种效应

庞丽杰1,王文革1,宋福强2

(1.黑龙江省尚志国有林场管理局,黑龙江哈尔滨150601;2.黑龙江大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150080)

采用盆栽法研究了细粉绒牛肝菌(Xerocomus pulverulentus)、黄绿蜜环菌(Armillaria luteovirens)和灰鹅膏菌(Amanita vaginata)3种外生菌根真菌对红松苗木的接种效应。结果表明:菌株X.pulverulentus能够与红松苗木形成良好的菌根共生体,侵染率高达61.5%,能够显著提高红松的苗高、地径和干生物量,菌根贡献率分别是50.39%、40%和69.94%;X.pulverulentus能够显著提高苗木根际土壤磷酸酶的活性,积极促进土壤全磷转化为速效磷,从而提高根际土壤中速效磷的含量。X.pulverulentus菌株对红松菌根化苗木培育具有重要的应用潜力。

红松;外生菌根真菌;接种效应;磷素;磷酸酶

红松(Pinus koraiensis)是珍贵而古老的树种,在中国只分布在东北的长白山、吉林山区及小兴安岭一带,由于松籽具有很高的营养和医疗保健价值,又有珍贵经济树木的美誉,是国家一级重点保护植物。目前,采取何种相应的生物技术措施定向培育红松林,维护其生态系统稳定和可持续发展已经成为森林培育学家和生态学家关注的热点[1]。

红松是典型的外生菌根依赖型树种。其根系特点是浅根性,主根不发达、侧根水平扩展发达,其主要营养吸收器官是菌根,在自然条件下,如果缺乏外生菌根菌,红松将生长不良甚至不生长。因此采取相应的技术措施实行定向培育红松林,不仅具有良好的社会效益和生态效益,而且能够获得较高的经济收益[2]。本项研究采用盆栽试验方法,通过在小兴安岭采集分离获得的几株外生菌根真菌对红松幼苗进行接种试验,旨在筛选并获得对红松幼苗生长效应良好的外生菌根真菌,为菌根化红松苗木的培育奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试树种:首先在小兴安岭丰林国家自然保护区进行红松实生苗盆栽培养,其基质使用前高压灭菌。待实生苗1年生后进行本试验(松苗使用前做菌根镜检,严格保证苗木百分之百无菌根感染)。

供试菌种:细粉绒牛肝菌(Xerocomus pulveru-lentus)、黄绿蜜环菌(Armillaria luteovirens)和灰鹅膏菌(Amanita vaginata)(前期通过对丰林国家自然保护区原始红松林进行外生菌根真菌调查,明确该菌种是红松优良的外生菌根真菌,并分离成功获得纯菌种)。用直径1cm无菌打孔器切取已培养好的供试外生菌根菌平板菌落,接种于装有300 m L改良MMN液体培养基的三角瓶中,每瓶接种5个菌片,封口置140 r min-1、28℃振荡培养箱中培养15 d后备用。

苗木培养基质:将黑土、草炭与沙子按4∶3∶3比例充分混合,121℃灭菌2 h,置室温下,当温度降至常温后,装入规格为70 cm×30 cm×30 cm的花盆内,装土量一致。花盆使用前用0.3%高锰酸钾表面消毒。

1.2 方法

1.2.1 盆栽试验设计 试验共设计4个处理,即单独接种菌根真菌的3个处理和一个对照(CK)处理。每盆栽种苗木6株,每个处理接种200 m L菌根菌剂,对照处理只接种MMN液体培养基,每个处理5个重复。

1.2.2 测定方法 在苗木一个生长季结束后测定下列指标。

(1)外生菌根菌对红松幼苗的侵染率。将根样剪成1.0 cm长的小根段,每一份样品至少取30个小根段,在体式显微镜下观察、计数形成菌根的根段数,统计菌根侵染率。菌根感染率(%)=(形成菌根根段数/镜检根段总数)×100

(2)盆栽苗木苗高、地径和干生物量的测定。每个处理随机取5株苗木,用直尺测定苗高,游标卡尺测定地径;然后放到60℃的干燥箱烘干至恒重,测定其干生物量。

菌根贡献率=[(接种处理-对照处理)/对照处理]×100

(3)根际土壤中磷素指标及磷酸酶活性的测定。采用HCLO4-H2SO4法测定土壤全磷[3],采用钼锑抗比色法测定土壤有效磷[4],磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法[5]。

1.3 数据处理

对获得的数据采用SPSS17.0统计软件进行处理实验数据,使用一般线性模型单变量Duncun分析和一般线性模型多变量Duncun分析比较各处理之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 外生菌根真菌对红松苗木侵染效果

在松苗接种菌根菌剂22周时对其根系的菌根侵染率进行检测。从图1可以看出,3种外生菌根真菌均能与红松苗木根系建立共生关系,但三者之间存在显著的差异。X.pulverulentus对苗木的菌根侵染率最高,高达61.5%,侵染效果最好;A. luteovirens对苗木的菌根侵染率次之;而A.vaginata对红松苗木的菌根侵染率最差,只有21.6%。对照处理的苗木根系未发现菌根侵染率,表明土壤基质灭菌较彻底,基质中没有菌根真菌。

图1 不同处理红松苗木菌根侵染率

2.2 不同处理对红松苗木生长指标的影响

生长季结束后取样测定不同处理红松苗木的生长指标,结果表明不同处理的苗高、地径和干重存在显著的差异(P＜0.05),且表现出相同的变化趋势(表1)。接种X.pulverulentus处理的红松苗木,在苗高、地径和干生物量各项生长指标具有明显的优势,菌根贡献率分别是50.39%、40%和69.94%,表现出了显著的菌根效应;接种A.luteovirens处理的红松苗木苗高、地径和干生物量与对照相比也达到了差异显著,菌根效应分别为28.22%、22.50%和35.78%;而接种A.vaginata处理的红松苗木苗高显著高于对照处理(P＜0.05),而在在地径和干生物量指标经过显著性分析并没有达到差异显著的水平。不同处理苗木的生长指标与其菌根侵染率呈现显著的正相关。

表1 不同处理红松苗木的生长指标

2.3 不同处理苗木根际土壤中磷素指标及磷酸酶活性

对不同处理红松苗木根际土壤中的磷元素及磷酸酶活性分析发现,接种X.pulverulentus处理的红松苗木根际土壤中难以被植物吸收利用的全磷含量最少,而能够被植物直接吸收利用的有效磷含量最高达到39.2 mg kg-1,菌根贡献率为37.06%,磷酸酶活性也最大,菌根贡献率为78.57%(见表2)。菌根真菌的作用可能就在于增加了根际土壤中磷酸酶的活性,把土壤中更多的难以被植物吸收的全磷转化为可被植物直接利用的有效磷,从而促进植物生长。其次接种A.luteovirens处理的红松苗木根际土壤中有效磷和磷酸酶活性菌根贡献率也较高;而A.vaginata处理的红松苗木根际土壤中有效磷含量和磷酸酶活性与对照相比差异不显著(P＞0.05)。

表2 不同处理红松苗木根际土壤磷素含量及磷酸酶活性

3 结论与讨论

试验中选用的细粉绒牛肝菌(Xerocomus pulverulentus)、黄绿蜜环菌(Armillaria luteovirens)和灰鹅膏菌(Amanita vaginata)3种外生菌根真菌均能够与红松苗木建立共生关系形成菌根共生体。接种X.pulverulentus红松苗木菌根侵染率最高,侵染效果最好,并能够显著提高苗木的苗高、地径和干生物量,其主要原因是显著增加了土壤中磷酸酶的活性,从而使土壤中更多的全磷转化为可被植物吸收利用的有效磷,满足苗木在生长过程中对磷素的需求。试验结果表明X.pulverulentus是一株优良的红松外生菌根真菌,具有极大的开发应用价值。

在小兴安林红松原始林内存在众多的外生菌根真菌[6],本试验只对3种外生菌根真菌对红松苗木的生长效应进行了评价。接续的工作将继续大量开展应用不同菌株对苗木的接种实验以及接种技术的研究,以期获得更加优良的红松外生菌根真菌和高效实用的菌根化苗木培育技术。

[1]屈红军.东北林区阔叶红松林恢复途径与优化模式研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2008

[2]Choi D S,Kayama M,Jin H O,et al.Growth and photosynthetic responses of two pine species(Pinus koraiensis and Pinus rigida)in a polluted industrial region in Korea[J].Environmental Pollution,2006,139(3):421-432

[3]石孝洪,魏世强,谢德体,等.三峡水库消落区土壤磷吸附特征[J].西南农业大学学报:自然科学版,2004,26(3):331-335

[4]鲍士旦.土壤农化分析[M].3版.北京:中国农业出版社,2002

[5]姚槐应,黄昌勇.土壤微生物生态学及其实验技术[M].北京:科学出版社,2006:186-191

[6]宋瑞清,冀瑞卿,王锋.外生菌根菌复合接种菌株组合筛选[J].林业科技,2007,32(5):27-29

Inoculation Effects of Three Ectomycorrhizal Fungi on Pinus koraiensis Seedlings

Pang Lijie1,Wang Wenge2,Song Fuqiang2
(1.Shangzhi State-Owned Forest Farm Administration,Harbin 150601,China; 2.Life Science College,Heilongjiang University,Harbin 150080,China)

Inoculation effects of three ectomycorrhizal fungi(Xerocomus pulverulentus,Armillaria luteovirens& Amanita vaginata)on Pinus koraiensis seedlings were studied by adopting pot-culture method.Result shows that X.Pulverulentus can form the mycorrhizal symbionts with Pinus koraiensis seedlings,which could improve the seedling height,ground diameter and dry biomass of Pinus koraiensis;the colonization percentage reached by 61.5%;three mycorrhizal contribution rate is 50.39%,40%&69.94%,respectively.X.pulverulentus can significantly improve the activity of phosphatase of soil in the rhizosphere soil,and promote the transformation of total phosphorus into available phosphorus activity,so as to improve the content of available phosphorus in the rhizosphere soil.The above result shows that the fungus of X.Pulverulentus have certain potential application of mycorrhizal seedling of Pinus koraiensis.

Pinus koraiensis;ectomycorrhizal fungi;inoculation effect;phosphorus;phosphatase

S791.247

:A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.11.015

1005-5215(2015)11-0041-03

2015-09-15

庞丽杰(1969-),女,黑龙江尚志人,硕士,高级工程师,现从事林业有害生物防治工作.