叢枝菌根改善旱作水稻-綠豆間作系統(tǒng)中作物生長(zhǎng)和氮磷利用的研究.pdf

1、禾本科與豆科作物間作是在產(chǎn)量和資源利用率方面有著顯著優(yōu)勢(shì)的一種廣泛應(yīng)用的種植模式，而且也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面的一項(xiàng)重要生產(chǎn)措施。水稻和綠豆都是熱帶和亞熱帶地區(qū)重要的糧食作物，水稻旱作不僅具有重要的節(jié)水意義，而且使得水稻和其他作物間作成為可能。在旱作水稻/綠豆間作系統(tǒng)中，綠豆生育期短，不僅可以早騰茬，而且由于其含氮量高，C/N比窄，殘留在土壤中的綠豆根系將快速礦化分解，為水稻后期的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。叢枝菌根真菌(AMF)是土壤中廣泛分布的一類(lèi)

2、土壤微生物，幾乎陸地植物的80％都可以與其共生形成叢枝菌根。叢枝菌根形成以后，能夠促進(jìn)宿主植物對(duì)土壤礦質(zhì)元素的吸收，調(diào)節(jié)宿主植物的代謝，增強(qiáng)植物的抗逆性。因此，AMF繁殖體在現(xiàn)代可持續(xù)農(nóng)業(yè)上可以作為土壤生物改良劑。然而，叢枝菌根在間作系統(tǒng)中的作用仍不清楚。 本研究以旱作水稻和綠豆間作系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用盆栽試驗(yàn)系統(tǒng)研究了不同AM真菌、不同供磷水平、不同分隔方式、不同水分狀況等條件下，間作系統(tǒng)中菌根的形成、菌根對(duì)改善綠豆的固氮效率

3、及旱作水稻和綠豆對(duì)氮吸收和轉(zhuǎn)移的影響以及菌根對(duì)改善旱作水稻和綠豆磷素吸收的影響。主要研究結(jié)果如下： 1.對(duì)旱作水稻/綠豆間作系統(tǒng)幼苗接種3種不同的叢枝菌根真菌[Glomuscaledonium(Gc)，Acaulospora laevis(Al)，G.mosseae(Gm)]，測(cè)定不同菌種對(duì)旱作水稻/綠豆間作系統(tǒng)根系的侵染狀況，接種AMF后，水稻的菌根侵染率在12.5％-36.7％，綠豆的菌根侵染率在54.8％-66.7％.在三

4、個(gè)不同的菌種中，尤以Gc的接種效果最佳。接種這三種不同AMF對(duì)間作系統(tǒng)作物接種的侵染以及建立共生體的能力不同，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的促進(jìn)效應(yīng)有明顯差異。其中綠豆對(duì)Gm的依賴(lài)性最高，達(dá)47％。菌根侵染率對(duì)綠豆干重有顯著的影響，菌根侵染率和綠豆作物地上部干物重和根系干物重都呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為r＝0.993和r=0，783.接種叢枝菌根真菌可顯著增加水稻/綠豆間作系統(tǒng)作物對(duì)N、P的吸收，但這三種AMF對(duì)水稻和綠豆的可溶性糖和可溶性蛋

5、白含量的影響無(wú)顯著差異。 2.選用G.caledonium菌種，研究了不同磷營(yíng)養(yǎng)條件下叢枝菌根對(duì)水稻/綠豆間作系統(tǒng)中作物生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，土壤有效磷含量直接關(guān)系到叢枝菌根的形成和發(fā)育。接種AMF后，水稻中的P含量顯著高于不接種處理；在10 mgp.kg-1水平下，水稻和綠豆對(duì)菌根菌的依賴(lài)性最高，這時(shí)水稻的侵染率也最高。在所有的磷水平下，接種AMF均顯著提高水稻和綠豆的葉綠素含量，而且隨著磷水平的提高，水稻和綠豆的磷含量、磷吸

6、收量以及葉片葉綠素含量均隨之增加。在旱作水稻/綠豆間作系統(tǒng)中，接種AMF對(duì)綠豆吸磷量的提高效果最佳，10 mgp.kg-1條件下，綠豆的吸磷量提高了98.34％.在不同施磷水平下，水稻和綠豆的根系活力和葉片可溶性糖量隨磷水平的提高而增加。 3.采用15N標(biāo)記法，在旱作水稻/綠豆之間通過(guò)塑料網(wǎng)膜、尼龍網(wǎng)和無(wú)分隔三種種植方式研究菌根在旱作水稻和綠豆根間物質(zhì)傳遞中的作用。結(jié)果表明，在AM形成的菌絲橋的作用下，水稻的總吸磷量提高了57％

7、，綠豆的P和N的總吸收量分別提高了65％和64％，并且綠豆的根瘤量增加了54％。在無(wú)間隔條件下，當(dāng)接種AMF時(shí)，綠豆向水稻的N轉(zhuǎn)移率從5.4％提高到了15.7％，而且在根系不分隔或者用30 um尼龍網(wǎng)將兩種作物的根系分隔但菌絲能穿過(guò)之間沒(méi)有顯著差異。我們發(fā)現(xiàn)無(wú)論接種或者不接種AMF從水稻到綠豆葉片的15N轉(zhuǎn)移率僅2.7％?？梢酝茢?，禾本科與豆科植物間作能提高菌根侵染率，叢枝菌根的形成能顯著增加水稻和綠豆對(duì)N、P的吸收、顯著提高綠豆結(jié)瘤數(shù)

8、以及綠豆向水稻的氮素轉(zhuǎn)移。 4.采用土培試驗(yàn)研究了不同土壤水分條件下接種AMF(G.caledonium)對(duì)水稻/綠豆間作系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)、生理代謝和抗旱性的影響。結(jié)果表明，水分脅迫嚴(yán)重抑制植株的生長(zhǎng)，但對(duì)叢枝菌根的生長(zhǎng)發(fā)育和侵染率影響不大。接種AMF不僅有利于植株對(duì)N、P的吸收，而且改善了植株的水分狀況，增加可溶性糖累積，降低脯氨酸含量，減輕水分脅迫對(duì)植株生長(zhǎng)的抑制。因此，菌根可以改善植株的水分狀況，增加葉片相對(duì)含水量。 5.

9、研究了接種不同AMF對(duì)水稻/綠豆間作系統(tǒng)葉片抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：接種AMF能提高作物體內(nèi)的蛋白質(zhì)含量，降低MDA的含量，增強(qiáng)葉片超氧化物岐化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和多酚氧化酶(PPO)活性。抗氧化酶的活性與AMF對(duì)植株的侵染率有很好的相關(guān)性。表明接種AMF有利于增強(qiáng)水稻/綠豆間作系統(tǒng)中植株盼抗逆性。 總之，在水稻和綠豆間作系統(tǒng)中，AMF能顯著提高水稻和綠豆的菌