丛枝菌根真菌与营养互作对羊草抗旱性的影响
摘要
水分是我国东北地区植被生产力的重要限制因子。目前,干旱已经成为我国东北地区松嫩平原最严重的自然灾害之一,严重威胁农业和草地生态系统的生产和生态安全。羊草作为松嫩平原非地带性草地植被的优势种,生态适应性较强,具有抗寒、抗旱、耐盐碱等生物学特征。以往的实验研究发现,羊草根系能够与松嫩草地上普遍存在的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)形成共生关系,但是极少有实验探究AM真菌影响羊草适应干旱胁迫的作用过程和机制。明确AM真菌提高植物抗旱能力的机制,能够为退化草地重建提供一种有效的生物修复途径。本实验以羊草(Leymus chinensis)为研究对象,通过两个生长季的温棚盆栽控制实验,探究不同营养条件下AM真菌是否能够影响植物的抗旱性及其旱后恢复能力,其作用的生态机制是什么?本实验得出以下主要结果与结论。(1)干旱胁迫显著抑制了羊草的生长。水分胁迫降低了羊草的生物量、相对株高生长速率、比叶面积、生殖潜力、地上和地下含水量等指标,改变地上生物量与地下生物量的格局分配,其中水分处理对羊草地下生物量的影响大于地上生物量。羊草根系构型受水分处理的影响较显著,干旱胁迫降低了羊草的总根、根茎、须根的根长、根表面积以及根体积。(2)水分和营养均显著影响AM真菌的侵染率。干旱胁迫降低了羊草的根系侵染率;低营养条件下AM真菌侵染率显著高于高营养条件下AM真菌侵染率,表明土壤的养分加高能够减弱AM真菌与植物的共生关系。(3)AM真菌促进植物生长。接种Ge和Gm处理均显著提高了羊草的总生物量以及羊草的比叶面积,但AM真菌对羊草的地上生物量、根冠比、根系构型以及生长参数等影响并不显著;此外,水分胁迫抑制了AM真菌对植物生长的促进作用。(4)不同AM真菌种类作用存在差异。主要体现在不同种类的AM真菌对羊草根系构型的影响存在显著差异,与接种Ge处理相比较,接种Gm处理显著提高了羊草根长、根表面积、须根长、须根表面积和须根体积。(5)AM真菌能够提高植物的旱后恢复能力。接种Ge处理,干旱胁迫复水处理后,羊草的AM真菌侵染率、根长、根表面积、根体积、须根长、须根表面积、须根体积均能恢复到正常水分处理的状态,但未接种AM真菌和接种Gm处理,干旱胁迫复水处理后,其AM真菌侵染率、根长、根表面积、根体积、须根长、须根表面积、须根体积有所提高,但仍低于正常水分处理。综上所述,AM真菌提高植物抗旱性主要通过两方面的途径:一方面AM真菌能够促进植物的生长提高植物抗旱能力;另一方面通过改变根系结构提高其抗旱性和旱后恢复能力。此外,Ge菌在提高植物旱后恢复能力方面具有突出的效果。本研究结果不仅揭示了AM真菌提高植物抗旱性的生态机制,为制定合理的草地恢复措施提供理论依据,同时为筛选耐旱菌株或菌群提供了一定的基础实验数据。展开▼
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