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外生菌根缓解铝毒性研究

作　者: 辜夕容
导　师: 黄建国
学　校: 西南农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 外生菌根真菌铝毒营养马尾松
分类号: S714
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

活性铝是限制酸化土壤中植物生长的一个重要因素，它常导致森林生产率普遍下降，成为酸性土壤上最主要的问题。外生菌根真菌是土壤中非常重要的一类真菌，能与70-75％的造林树种形成外生菌根。有些优良的外生菌根真菌与树木根系形成菌根后，能改善营养状况，提高抗铝能力，促进树木的生长。选用抗铝能力强、促进林木生长效果好的优良外生菌根真菌感染苗木根系，可以经济、方便、有效地降低酸化土壤中铝对植物的毒害，提高林分质量和产量。进行外生菌根缓解铝毒性研究，可弄清外生菌根缓解铝毒性的机理，并筛选出抗铝的优良外生菌根真菌，为缓解铝对林木的毒害，提高酸铝地区的造林质量和林木产量提供理论依据和实现途径。试验将国际上已有较多研究基础，较有代表性的菌种彩色豆马勃Pisolithus tinctorius stain715(Pt715)、双色蜡蘑Laccaria bicolour stain S238A、L. bicolour stain S238N(Lb S238A、Lb S238N)、L. bicolour stain 270(Lb 270)、土生空团菌Cenococcum geophilum strain SIV(Cg SIV)，线波粘滑菇Hebeloma repandum(Hbr)分别培养在铝浓度不同的Pachlewski液体培养基中，进行了外生菌根真菌的生长、分泌作用及磷、钾、铝吸收的研究，同时以双色蜡蘑的三个株系Lb S238A、Lb S238N、Lb 270分别感染我国南方林区分布最广、受铝害严重的代表树种马尾松(Pinus massoniana Lamb.)，形成菌根化苗，进行了菌根苗木生长、养分吸收和抗铝性的研究及菌根活化根层土壤养分的研究，明确了外生菌根真菌和外生菌根缓解铝毒害的能力和机理，并筛选出抗铝能力和养分吸收能力强、促进树木生长效果好的外生菌根真菌。研究结果如下：纯培养时，外生菌根真菌Pt715能耐受高铝，Hbr、CgSIV和LbS238N能耐受低铝，但对高铝敏感。LbS238A和Lb270对铝敏感，且LbS238A的生物量在高铝时急剧下降了39％，为对铝最敏感的外生菌根真菌。在6种真菌中，CgSIV生物量增长最多，低铝时达到16％，其次为Pt715，高铝时增长了12％。6种真菌生物量大小顺序是CgSIV＞Pt715＞Lb270＞Hbr＞LbS238A＞LbS238N。铝浓度增加刺激Hbr和CgSIV的H~+分泌，而抑制Pt715、LbS238A、LbS238N的H~+分泌，Lb270的H~+分泌不受铝的影响。培养液中铝浓度增加引起外生菌根真菌草酸分泌量和草酸在总酸中所占的比例显著增加。真菌分泌草酸的能力大小依次是：Lb270＞Pt715＞LBS238A＞LbS238N＞Hbr＞CgSIV，草酸离解的H~+在总H~+中所占比例高低却是：LbS238A＞LbS238N＞Pt715＞CgsIV＞Hbr＞Lb270。伴随草酸分泌量的增加，培养液中的Al-P沉淀溶解。除Lb270菌丝体内磷、钾含量不受培养液中铝浓度的影响外，其余5株外生菌根真菌菌丝体内磷、钾、铝含量和Lb270的铝含量均随培养液中铝浓度的增加而显著增加。真菌菌丝体内磷含量增加最多的是Hbr，增量为64％，其后依次是：LbS238A(55％)、LbS238A(45％)、CgSIV(25％)、Pt715(21％)、Lb270(2％)。菌丝体内磷含量多少顺序是：西南农业大学博士学位论文旦照，旦旦组，旦旦，里旦旦，组些LbS238A>丈bS238N>Pt715>Lb270>Ilbr>心s1V，这种能力人小不受培养液中足否存在侣的影响。真菌的磷含量最高以bs238A)与最低(Cgslv)间相差6.5倍。菌丝体内钾含量多少顺序是:Lb270>P t7 1 5>Lb23尔\> CgsIV>LbS238N>Hb:，Lb27O的钾含量是Hb:的38倍。菌丝体内铝含量多少顺序是:LbS238卜、>Lbs238A>Hbr>Pt715>Lb27o>Cgslv，去占s23sN的铝含量是心slv的11倍。铝施入土壤后，马尾松苗木根层土壤pH值下降，各形态活性铝尤其是可交换态铝和单聚体羚基铝含量升高，对!照苗木根层的Al一P、Fe一P、ca一P、o一P含量均增加，增量分别为29%、19%、16%、36%。马尾松苗木和层有效氮、有效磷、交换性钙、交换性镁尤其是有效磷和交换性钙含量均降低。儿种苗木中，有效代:、有效磷、交换性钙、交换性镁含量降低得最多的是对照，分别降低了13%、27%、17%和14%。与对照苗木相比，马尾松菌根苗木根层土壤pH值降低，Lbs238A根层可交换态铝比例下降，LbS23sN不fl Lb27o}层可交换态铝和单聚体轻基铝比例增加，去bs238A和去bs23sN使AI一P、ea一P、O一P的比例下降，j·270使Ca一P和O一P的比例卜降。菌根苗木根层有效氮、有效磷、交换性钙、交换性镁含量均封.著高于对照苗木。三种真菌提高养分有效性的能力大小是Lb270>LbS238N>L关弓238A。双色蜡蘑的三个株系LbS238A、LbS238N、Lb270在强酸性黄壤上进行苗床接种后，显著促进了马尾松苗木，尤引是地上部的生长，菌根苗的生物量比非菌根苗高出52一76%，其促进效应顺序是Lb270>LbS23助>LbS238A。双色蜡蘑还显著促进马尾松苗木的地径生长和高生长，分别比对照增加了10一19%不115一20%。铝处理后，对拱苗木的根叶磷含量均降低，幅度分别为30%和26%。而三种菌根苗的根叶磷含量均上升，其中高针时Lb270苗木的根叶磷含量增长得最多，分别为98%和48%，其后为LbS238A (38%和29%)和L!) 5238N(13%和5%).儿种马尾松苗木根铝含量均随外界铝浓度的增加而增加，其中对照苗木根铝补量增加得最多，比无铝时增加了75%，而LbS238A、LbS238N和Lb270分别增

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摘要  6-9
ABSTRACT  9-13
第一章文献综述  13-36
  1.1 铝毒害的产生  14-16
    1.1.1 铝毒性形态及浓度  14-15
    1.1.2 影响土壤活性铝释放的因素  15-16
  1.2 铝的植物毒性  16-22
    1.2.1 铝毒症状  17
    1.2.2 毒理  17-22
  1.3 外生菌根对铝毒害的缓解  22-26
    1.3.1 铝对外生菌根的毒害  22-24
    1.3.2 外生菌根对铝毒害的缓解  24-26
  1.4 抗铝毒机制  26-32
    1.4.1 植物抗铝毒机制  26-29
    1.4.2 菌根抗铝毒机制  29-32
  1.5 抗铝毒措施  32-34
    1.5.1 提高钙水平  32-33
    1.5.2 增施有机物  33
    1.5.3 增施磷肥、硅酸  33
    1.5.4 种植牧草和绿肥  33-34
    1.5.5 接种菌根菌剂  34
    1.5.6 选育和种植耐铝植物  34
  1.6 存在问题与展望  34-36
第二章研究背景和研究思路  36-41
  2.1 研究背景  36-37
  2.2 研究思路  37-41
第三章外生菌根真菌的生长、分泌作用及磷、钾、铝吸收的研究  41-51
  3.1 材料和方法  41-42
    3.1.1 供试菌株  41-42
    3.1.2 试验设计  42
    3.1.3 测定项目与方法  42
    3.1.4 数据处理  42
  3.2 结果与分析  42-48
    3.2.1 铝对外生菌根真菌生长的影响  42-44
    3.2.2 铝对外生菌根真菌分泌H~+的影响  44
    3.2.3 铝对外生菌根真菌草酸分泌的影响  44-46
    3.2.4 铝对外生菌根真菌磷、钾、铝含量的影响  46-48
  3.3 讨论  48-50
  3.4 小结  50-51
第四章外生菌根苗木的生长、养分吸收和抗铝性研究  51-71
  4.1 材料和方法  51-52
    4.1.1 供试菌株  51
    4.1.2 供试树种  51-52
    4.1.3 供试土壤  52
    4.1.4 试验设计  52
    4.1.5 测定项目与方法  52
  4.2 结果与分析  52-68
    4.2.1 菌根苗木的生长  52-54
    4.2.2 马尾松苗木的养分和铝含量  54-63
    4.2.3 养分和铝的积累和分布  63-68
  4.3 讨论  68-70
  4.4 小结  70-71
第五章菌根活化根层土壤养分研究  71-84
  5.1 材料与方法  71-73
    5.1.1 供试菌株  71
    5.1.2 供试树种  71
    5.1.3 供试土壤  71-72
    5.1.4 试验设计  72
    5.1.5 测定项目与方法  72-73
  5.2 结果与分析  73-82
    5.2.1 pH值  73-74
    5.2.2 有效养分  74-76
    5.2.3 交换性钾、钙、镁  76-77
    5.2.4 无机磷的含量和形态分布  77-79
    5.2.5 活性铝含量及形态分布  79-82
  5.3 讨论  82-83
  5.4 小结  83-84
第六章结论与建议  84-87
  6.1 研究特色与创新  84
  6.2 结论  84-85
  6.3 进一步工作建议  85-87
参考文献  87-96
致谢  96-97
在学期间所发表的文章  97

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