2013
2. 广西甘蔗研究所，广西南宁 530007;
3. 广西农业科学院资源与环境研究所，广西南宁 530007;
4. 广西柳城县甘蔗研究中心，广西柳城 545200
, LI Song2, WANG Wei-zhan2, XING Ying3, ZHANG Jin-lian1, HUANG Yu-yi3, LU Wen-xiang4, TAN Yu-mo3
丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF)是自然界中分布极其广泛，农业和生态意义 十分重要的一类土壤微生物，它能与90%以上陆生 植物根系形成丛枝菌根共生体(Pennisi，2004)[1]。AM 真菌能增强宿主植物对土壤中营养元素的吸收，促 进宿主植物生长，改善土壤中的微生物群落状况， 在退化土壤恢复中起重要作用(王晓英等，2009)[2]。
AM 真菌的应用领域广泛，接种AM 真菌可明显提 高小麦、绿豆、玉米和大豆的产量，促进小麦、玉 米对N、P、K 等矿质营养的吸收，提高抗旱性； 菌根菌类较其它微生物肥料在农林业生产中发挥巨 大的作用(刘静等，2012)[3]。
甘蔗是我国重要的糖料作物。甘蔗主要产区由 于多年的连作和过度的施用化肥，土壤板结，结构 性变差，土壤酸化，保水保肥及土壤肥力下降等日 趋严重，也引起化肥施用过量所带来的土壤环境污 染问题。近年来，我们开展了甘蔗土壤丛枝菌根真 菌研究。本研究通过对甘蔗大田接种AM 菌剂小区 试验，初步探讨AM 菌剂对土壤及其微生物群落, 以及对甘蔗生长的效应，为开展AM 菌剂在甘蔗生 产上的应用提供依据。
供试甘蔗品种：ROC22。AM 菌剂：菌株为 Glomus sp1(由山东农业大学菌根研究所刘润进教授 提供)，以玉米为宿主植物，采用河沙和壤土为培 养基质，培养4 个月后，将培养基质和宿主根系作 为接种物。
试验在广西隆安县甘蔗试验基地实施。2012 年3 月22 日种植。试验设计采用拉丁方设计，4 个处理，4 次重复，共16 个小区。每个小区5 行， 行距1.1 m，行长7 m，每行种植甘蔗双芽种茎50 节，共100 个芽。A：正常施肥＋AM 菌剂；B： 正常施肥(对照1)；C：不施肥＋AM 菌剂；D：不 施肥(对照2)。其中，施肥水平：基肥施复合肥(750 kg/hm2)，追肥(施复合肥750 kg/hm2，尿素300 kg/hm2)。AM 菌剂的施用方法同常规的基肥施肥方 法。复合肥N：P：K 为15：5：15。
土壤样品采集用五点法，即在同一小区中各选 择5 个点，去掉2 cm 表土，然后将整个根系及土 壤挖出，深度30～40 cm，轻轻敲去大的土块，然 后将与根系紧密结合的土壤敲出。将5 个点的土壤 混合，用4 分法保留样品，装入无菌纸袋带回。土 袋内附有标签，写明采集地点、日期、编号和土壤 特点等。土壤样品带回实验室，20 目过筛后分为3 份，分别放置于4℃冰箱、-20℃冰柜长期保存和摊 开室温自然干燥保存。
土壤微生物群落分析方法同陈廷速等 (2011)[4]。
2012 年4 月26 日调查出芽数，5 月31 日调查 分蘖数，10 月18 日调查生长情况。试验数据统计 分析采用DPS 数据处理系统Duncan 新复极差法进 行。
在种植前及成熟期，对根际土壤的理化性质进 行了测定，结果如表1。全氮和全钾在种植前后的 变化不大，但在正常施肥，无AM 菌剂的处理B 的全磷含量，略高于正常施肥且有AM 菌剂的处理 A，可能由于处理A 接种AM 菌剂后，甘蔗根系所 形成的菌根促进了磷的吸收。同时，施有AM 菌剂 的处理A 和C，他们的有效氮、磷和钾的含量都比 处理B 和D 略高，可能AM 菌剂促进被土壤所吸 附的养分的分解，因此，根际土壤的有效氮、磷和 钾偏高。此外，AM 菌剂能提高土壤的pH。种植 前土壤的pH 为4.05，但在甘蔗成熟期，施有AM 菌剂的处理A 和C 的pH 分别为4.86 和4.53。AM 菌剂也促进了微量元素的吸收，特别是Mn 的吸收， 处理A 和C 的Mn 含量分别为2.34 mg/kg 和3.03 mg/kg。
|
表1 AM 菌剂施用前后土壤理化性质变化情况表 |
种植前甘蔗根际土壤的细菌数为5.44×107 个/ 克土。种植后期，不同处理(A、B、C 和D)根际土 壤中的细菌数量有所下降，分别为3.07×106、1.83 ×106、4.73×106 和7.22×106 个/克土。正常施肥 的处理B 和不施肥处理D 差异达极显著水平，处 理C 和D 的差异达到显著水平(图1，表2)。
|
图1 土壤中细菌的变化 |
|
|
表2 甘蔗根际土壤微生物群落变化分析* |
在不施肥，但接种AM 菌剂的处理C 中，放 线菌数为7.76×104 个/克土，比种植前根际土壤的 放线菌数(1.55×106 个/克土)明显减少。而处理A、 B 和D 的放线菌分别1.37×105、1.02×105 和2.37 ×105 个/克土，方差分析没有达到显著水平(图2， 表2)。
|
图2 土壤中放线菌的变化 |
种植后期，处理A、B 和D 的真菌数分别为3.97 ×104、4.21×104 和4.03×104 个/克土，方差分析 没有达到显著水平。而仅施AM 菌剂的处理C 根 际土壤中的真菌数量为8.23×104 个/克土，是其它 处理的2 倍，方差分析达到极显著水平(图3，表2)。
|
图3 土壤中真菌的变化 |
种植后所有处理的根际土壤中的真菌数量也比种植 前(3.2×105 个/克土)少。
由于利用培养基分离土壤的细菌、放线菌和真 菌，得到的仅仅是土壤中小部分微生物群落，大部 分的土壤微生物无法用培养基分离。因此，甘蔗大 田中施用AM 菌剂对甘蔗根际土壤微生物的影响，需要通过针对某个特定的微生物的菌群进行分子水 平上的分析。
在甘蔗苗期阶段，不同处理对甘蔗的出苗率和 分蘖数基本没有影响，各处理的出苗率均为59%； 处理A 和B 的分蘖数均为625 苗/小区，处理C 和 D 的分蘖数均为620 苗/小区。
对甘蔗生长后期的株高、有效茎数和茎径平均 值的方差分析结果表明，处理A 与D 的株高差异 达显著水平，其余差异不显著；处理A 与B、D 的 有效茎数差异达显著水平；处理A 与B、C、D 茎 径差异达极显著水平，D 与B、C 差异达极显著水 平，B 与C 差异不明显。这说明，在大田条件下， AM 菌剂能增加植株高度，有效茎数和植株茎径(见表3)。
|
|
表3 甘蔗植株生长效应分析* |
菌根侵染检测结果表明，除了在施有AM 菌 剂的处理A 和C 中，植株根系检测到AM 菌丝外(图4 和图6)，在没有接种的处理B 和D，在其根系中也检测到有AM 菌丝(图5 和图7)。可能土壤中存 在的土著AM 真菌有的种属也对甘蔗根系进行侵 染。
|
图4 A 区根系菌丝检测 |
|
图6 C 区根系菌丝检测 |
|
图5 B 区根系菌丝检测 |
|
图7 D 区根系菌丝检测 |
AM 真菌是自然生态系统中最重要的功能菌群 之一，它通过改变根际土壤pH 值、根际营养等方 面影响根际微生物的群落结构。本研究结果表明， 大田甘蔗施AM 菌剂有助于提高根际土壤中有效 氮、磷和钾的含量，也提高了根际土壤的pH。此 外，AM 菌剂也促进了微量元素的吸收。目前我国 的甘蔗生产过程中普遍存在施肥过量问题，AM 菌 剂在甘蔗上的应用将有助于减少化肥的施用量，也 将对减少由于过量施肥对土壤环境及地下水资源的 污染。但具体AM 菌剂的效应如何，以及化肥中N、 P、K 的比例也是影响AM 菌剂发生作用的因素， 有待进一步的研究。
我们的试验结果初步表明，甘蔗接种AM 真 菌在一定程度上能促进植株的生长，但提高的幅度 并不大，也许与我们所用的是单一菌株有关。在我 们对甘蔗根系的分析中，在4 个处理的根系中，都 检测到有AM 菌丝，说明该土壤存在的土著AM 真菌可能也在根系中发挥作用。我们(陈廷速等， 2012)[6]在对广西东南沿海甘蔗根际土壤AM 真菌 资源的分析中，也证明甘蔗根际土壤中存在丰富的 AM 真菌资源。我们将通过设计特异性引物，来了解特定种属的AM 真菌与甘蔗根系的互作，筛选甘 蔗的优势菌株。同时，通过改良AM 菌剂的繁殖基 质，提高单位体积的孢子数，使接种到甘蔗土壤中 的AM 种群具有竞争优势。此外，采用复合菌株繁 殖的AM 菌剂对大田甘蔗的接种效应，也需要进一 步的研究。
| [1] | Pennisi F.The secret life offungi[J]. Science,2004,304(11)：1620. ( 1)
|
| [2] | 王晓英，王冬梅.丛枝菌根真菌与土壤养分交互作用的生态效应研究[J]. 北方园艺，2009，6：111-115. (1)
|
| [3] | 刘静，刘洁，金海如.丛枝菌根真菌菌剂的生产及应用概述[J]. 贵州农业科学，2012，40(2)：79-83. (1)
|
| [4] | 陈廷速，甘立，李松，等.广西主要蔗区宿根蔗根际土壤微生物群落结构分析[J]. 亚热带农业研究，2011，7(2)：129-131. (1)
|
| [5] | 陈廷速，李松，张金莲，等.丛枝菌根(AM)真菌对甘蔗根系侵染研究[J]. 西南农业学报，2011，24(5)：1757-1760. (1)
|
| [6] | 陈廷速，张金莲，李松，等.广西东南沿海蔗区根际土壤AM真菌多样性研究[J]. 南方农业学报，2012，43(1)：57-61. (1)
|