论文部分内容阅读
柑橘生产在我国南方存在植株生长缓慢等诸多问题,而果园生草栽培作为现代化果园土壤管理模式,在果树生产中逐渐兴起。果园生草技术发展至今已成为多学科交叉领域,主要研究方向集中于果园生草管理模式在果园土壤微环境调控(酶活性及微生物含量)、提高果园土壤养分含量、果实品质、增强树势等方面。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与柑橘根系共生,促进柑橘生长,而豆科作物常用作果园生草栽培,可蓄水保墒。AMF缺乏宿主特异性,可在不同植株根系间形成菌丝连接,介导间作植物与生产作物进行养分互换。在果园生草栽培模式中,如何利用根瘤菌与AMF互作,通过AMF在生草作物和果树根系的双向共生,实现良好的生态效应,其研究少见报道。研究AMF与白三叶草、柑橘根系双重侵染的共生关系,进行间作种草并接种AMF,可增加豆科作物固氮能力,提高土壤氮素养分,但其互作机制尚不清楚。因此,有必要探究AMF与根瘤菌互作对柑橘生长及三叶草固氮的作用机理,这对减少化肥、农药特别是除草剂的使用有重大意义。试验以柑橘属中两种常见AMF的优势菌种:摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae(记为:F.m)和根内球囊霉Glomus intraradices(记为:G.i)作为接种菌剂,以一年生盆栽红江橙幼苗为供试植株,间种豆科作物为白三叶草,接种根瘤菌菌剂为白三叶草根瘤菌。研究AMF与根瘤菌互作下,对三叶草发育及柑橘幼苗生长、柑橘生理代谢及元素调控、柑橘根际土壤性质及微环境、三叶草固氮分子机制四个方面的影响展开研究,综合分析间作白三叶下AMF促进柑橘生长及三叶草固氮的机制。主要结果如下:1.G.i与F.m两种AMF均可以很好地侵染白三叶草根系以及柑橘幼苗根系,白三叶根系菌根侵染率分别达到35.98%、47.45%,白三叶草接种根瘤菌可以有效提高柑橘幼苗根系AMF的侵染率,G.i和F.m的菌根侵染率分别提高了12.64%、13.98%。根瘤菌与AMF相互作用增加了白三叶草生物量、根际结瘤的数量与重量,提升了根瘤固氮酶的活性。2.种草且接种AMF可以有效提高柑橘的生物量,增强柑橘幼苗根系的生长发育。相比只接种AMF的处理,接种AMF且间种三叶草处理柑橘幼苗生长状况更好。其中种草且接种F.m效果最显著,相比于FM处理,FM+R中柑橘根系体积、根系活力、一级新根数、最长侧根长分别增加了26.99%、28.26%、26.58%、7.71%。种草且接种AMF还可很好地增加柑橘光合作用速率、提升柑橘光合作用中碳同化的效率,总体接种F.m优于G.i。3.处理后180d的前期相比于处理后240d的后期,种草且接种AMF处理中柑橘幼苗体内可溶性糖/蛋白含量、蔗糖合成酶(SS)活性提升程度更高,说明互作效应在前期对柑橘糖、蛋白等物质的积累能力促进效益更大。而中、后期柑橘幼苗过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性提升,全N与硝态N、全P、全K、全C的积累量也升高,说明随时间推移,根瘤菌与AMF互作增强了柑橘对逆境的响应能力,提高柑橘对于元素的吸收。只接种AMF相比于不接种的CK,柑橘幼苗元素调控及其生理代谢等方面提升效益更强,而接种AMF且种草处理中白三叶草根瘤菌与AMF形成菌丝连接,相比只接种AMF更增强了这种效益。4.相比只接种AMF处理,接种AMF且种草的处理中柑橘幼苗根际土壤各类氮吸收相关土壤微生物如固氮菌、氨化细菌的数量显著增多,土壤中脲酶、固氮酶等各类土壤酶活性也会加强,球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)的含量也会提高。说明接种AMF(F.m与G.i)与根瘤菌相互作用可以改善土壤,促进土壤有益细菌的繁殖,增强土壤固氮酶对氮素等元素的固定能力,增加土壤中速效养分。5.接种AMF且种草处理(GI+R、FM+R)相比于只种草(CK+R),根瘤固氮酶合成关键基因nif-H、nif-D、nif-K基因在转录水平的表达显著上升,nif-H基因表达量分别提高48.76%和36.36%,nif-D基因表达量分别提高31.98%和57.81%。nif-K基因表达量分别提高83.54%和92.95%。说明AMF与根瘤菌形成菌丝连接后,可提升三叶草固氮酶合成速率,增加根系固氮能力。接种不同的AMF对于白三叶草根瘤合成固氮酶相关基因表达上调的提升效益也有所不同,对于nif-H基因的表达,G.i>F.m,对于nif-D、nif-K基因的表达,F.m>G.i。说明接种G.i有利于白三叶根瘤固氮酶中铁蛋白的合成,接种F.m有利于钼铁蛋白的合成。总体接种F.m提升程度更为显著,这与AMF在三叶草根系侵染程度有正相关性。