烤煙漂浮育苗技術(shù)生產(chǎn)菌根化煙苗和壯苗的研究

烤煙漂浮育苗技術(shù)生產(chǎn)菌根化煙苗和壯苗的研究

集體枝細(xì)菌（以下簡(jiǎn)稱(chēng)pmi）可以形成許多種子、植物、蕨類(lèi)植物和苔蘚植物。大量的試驗(yàn)表明,不同的AM真菌與宿主植物的親和性不同,感染率也不一樣?；|(zhì)的營(yíng)養(yǎng)條件能顯著影響AM真菌浸染植物根系,一般情況下,低養(yǎng)分條件時(shí)植物根系A(chǔ)M真菌浸染率較高,菌根效應(yīng)比較明顯;在養(yǎng)分豐富的環(huán)境中,AM真菌的浸染率降低,菌根效應(yīng)減小。AM真菌感染宿主植物之后,改變根際微生物生態(tài)系統(tǒng),抑制部分病原微生物的生長(zhǎng)繁殖;分泌的生長(zhǎng)活性物質(zhì),如生長(zhǎng)素、赤霉素、玉米素等,調(diào)控生長(zhǎng)發(fā)育;外延菌絲可擴(kuò)大吸收養(yǎng)分和水分的空間;菌絲代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸如琥珀酸、蘋(píng)果酸等具有活化土壤養(yǎng)分的作用。優(yōu)良的AM真菌與寄主植物形成共生體之后,能夠改善宿主植物的氮、磷、鉀、鈣、鎂、銅、鋅、錳等營(yíng)養(yǎng),促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育,增強(qiáng)植物抗旱、抗病等能力,并提高其移栽成活率,在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有一定的應(yīng)用前景。培育壯苗是烤煙生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。接種AM真菌之后,煙苗葉綠素含量、硝酸還原酶活性、SOD活性、幾丁質(zhì)酶活性均顯著高于不接種的煙苗。通過(guò)與實(shí)際生產(chǎn)中培育的煙苗相比較后發(fā)現(xiàn),接種AM真菌的煙苗的生物量,氮、磷、鉀和葉綠素含量等均達(dá)到健壯煙苗的水平。目前,我國(guó)有80%以上的煙苗采用集中式漂浮育苗技術(shù)培育,煙草漂浮育苗是將種子直播于基質(zhì)中,再把裝滿(mǎn)基質(zhì)的育苗浮盤(pán)漂浮于營(yíng)養(yǎng)液上培育煙苗的一種集約化育苗技術(shù),烤煙集中式漂浮育苗為菌根技術(shù)的應(yīng)用提供了可能性。但是,烤煙漂浮育苗所采用的營(yíng)養(yǎng)液養(yǎng)分濃度高,施肥量大,廢棄營(yíng)養(yǎng)液產(chǎn)生的環(huán)境污染嚴(yán)重;此外,煙苗也容易徒長(zhǎng),木質(zhì)化程度低,而剪葉控制徒長(zhǎng)又容易造成機(jī)械傷害和感病。雖然烤煙菌根化育苗培育的煙苗養(yǎng)分利用率高、苗壯、抗逆能力強(qiáng),但烤煙漂浮育苗的基質(zhì)處于水分飽和狀態(tài),養(yǎng)分含量高,接種AM真菌的侵染率低,不利于菌根苗的形成,也難于發(fā)揮菌根效應(yīng)。所以,在烤煙漂浮育苗條件下,創(chuàng)造適合的養(yǎng)分環(huán)境,提高AM真菌的侵染率是生產(chǎn)菌根化煙苗,發(fā)揮菌根效應(yīng),減少育苗用肥和培育壯苗的關(guān)鍵。為此,本試驗(yàn)設(shè)置不同施肥量條件下接種AM真菌,研究了它們對(duì)煙苗的侵染、生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)狀況的影響,探索在烤煙漂浮育苗技術(shù)的基礎(chǔ)上,生產(chǎn)菌根化煙苗和培育壯苗的可能性。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料1.1.1ames菌種的制備根內(nèi)球囊霉(GlomusintraradicesSmithandSchenck,BEGNumber193,簡(jiǎn)稱(chēng)BEG193)和幼套球囊霉(GlomuseetunicatumBeckerandGerdemann,BEGNumber168,簡(jiǎn)稱(chēng)BEG168)各一株,由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室提供。在河沙∶中性紫色土=3∶1的培養(yǎng)基質(zhì)中,混合種植白三葉草和玉米擴(kuò)繁AM真菌,接種物是擴(kuò)繁后含孢子、菌絲、三葉草和玉米侵染根段的根際土。上述供試菌株是從多株AM真菌中,在前期試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上篩選確定的,具有較好的促進(jìn)煙苗生長(zhǎng)的效果1.1.2煙臺(tái)列K326(NicotianatabacumL.),由貴州省煙草科學(xué)研究所提供。1.1.3地質(zhì)情況煙草漂浮育苗專(zhuān)用基質(zhì)(草炭∶珍珠巖∶蛭石=3∶1∶1),內(nèi)含有機(jī)質(zhì)480g/kg,有效氮156mg/kg,速效磷13.2mg/kg,速效鉀10.6mg/kg,pH5.60。使用前蒸汽滅菌(30min,121℃)。1.1.4苗圃肥料烤煙育苗專(zhuān)用肥,含氮15%、磷10%、鉀18%,由貴州省煙草公司遵義煙草分公司監(jiān)制。1.2浮苗和漂浮苗處理在播種期分別接種AM真菌BEG168和BEG193,不接種者為對(duì)照。其方法是先將基質(zhì)滅菌(121℃,1h),裝入烤煙漂浮育苗的專(zhuān)用浮盤(pán)(長(zhǎng)×寬=38cm×20cm,即19穴×10穴,每盤(pán)共190穴)孔隙內(nèi),每孔隙5g;然后放入0.5g接種物,對(duì)照則加入等量滅菌接種物,再用2g左右的基質(zhì)覆蓋。在烤煙漂浮育苗過(guò)程中,分別采用常規(guī)施肥(NF)、1/2常規(guī)施肥(1/2NF)、1/4常規(guī)施肥(1/4NF)、1/4常規(guī)施肥+1次追肥(出苗后第40d追肥,5g/盤(pán),1/4NF+DF)。常規(guī)施肥的方法是在播種期(10g/盤(pán))和間苗期(20g/盤(pán))將肥料溶解于水深8cm、水面和育苗盤(pán)相等的盛有營(yíng)養(yǎng)液的池中。每個(gè)處理種植煙苗32株。每穴播種3?？緹煼N子,出苗后留1株健壯苗。在培養(yǎng)期間,育苗池水位維持在8±0.5cm。培養(yǎng)期光照強(qiáng)度為14000～15000Lx,光照時(shí)間13h/d。晝夜溫度20～31℃,濕度70%～80%。1.3am真菌初始感染率和磷酸酶活性測(cè)定在出苗后55～60d(7葉期),每處理取8株煙苗,將根剪成1.5cm根段,混勻后取3個(gè)重復(fù)樣,用0.01%酸性品紅乳酸甘油染色后,在顯微鏡下,采用根段頻率標(biāo)準(zhǔn)法估算煙苗根系A(chǔ)M真菌侵染率。此外,每個(gè)處理取8株煙苗,測(cè)定根長(zhǎng)、根重和地上部重,并測(cè)定植株氮、磷、鉀含量。同時(shí),用改進(jìn)的Tahatabai&Bnmner方法測(cè)定栽培基質(zhì)中的磷酸酶活性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2003進(jìn)行基礎(chǔ)計(jì)算,DPS3.01軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,顯著水平P=0.05。2結(jié)果與分析2.1不同施肥對(duì)抗菌藥物感染的影響AM真菌BEG193和BEG168均能侵染煙苗根系。在種子萌發(fā)后20d,能在主根和側(cè)根上清晰地觀(guān)察到菌絲的侵入點(diǎn)和叢枝形成,在這之后30d可觀(guān)察到泡囊。除常規(guī)施肥外,在其余3種施肥處理中,BEG193的侵染率均顯著高于BEG168,前者的侵染率平均高于后者11.17%(圖1)。此外,施肥量不同,AM真菌的侵染率也不一樣。常規(guī)施肥的侵染率最低,減施肥料提高AM真菌的侵染率。說(shuō)明低養(yǎng)分環(huán)境有利于A(yíng)M真菌侵染煙苗根系,結(jié)果與前人在其它作物上的研究結(jié)果相符。2.2基于抗菌藥物釋放和復(fù)施beg143菌根從表1可以看出,減施肥料總體上抑制煙苗生長(zhǎng),使煙苗生物量降低。在不同施肥條件下,非菌根苗的根長(zhǎng)無(wú)顯著差異,變化于5.7～6.2cm之間;根重以常規(guī)施肥者最高,減施肥料的處理之間無(wú)顯著差異。對(duì)菌根苗而言,常規(guī)施肥的根長(zhǎng)和根重最高,減施肥料后降低,但處理之間無(wú)顯著差異(僅1/2常規(guī)施肥的BEG193菌根苗例外,其根長(zhǎng)顯著低于1/4常規(guī)施肥)。說(shuō)明減施肥料后養(yǎng)分供應(yīng)不足,抑制了煙苗生長(zhǎng)。接種AM真菌促進(jìn)煙苗生長(zhǎng),植株生物量顯著增加,BEG168的菌根效應(yīng)總體上大于BEG193。以平均值計(jì),接種BEG168和BEG193后,煙苗生物量分別比對(duì)照(不接種)增加了74.38%和48.32%。在常規(guī)施肥情況下,非菌根苗的根重和根長(zhǎng)與減施肥料處理中的菌根苗相似,說(shuō)明在養(yǎng)分供應(yīng)減少的條件下,接種AM真菌仍然有益于根系生長(zhǎng)和培育壯苗。值得注意的是,在1/4常規(guī)施肥加追肥的處理中,接種BEG168的煙苗生物量和常規(guī)施肥的非菌根苗相似。表明在低肥條件下,接種AM真菌可保證煙苗正常生長(zhǎng)。2.3接種am真菌對(duì)煙苗含氮量的影響表2可見(jiàn),減施肥料總體上降低煙苗體內(nèi)的氮、磷、鉀含量。就平均值而言,含氮量降幅最大,磷次之,鉀最小。在1/4常規(guī)施肥加追肥的處理中,氮、磷、鉀含量的平均值分別比常規(guī)施肥的煙苗降低35.32%、28.28%、10.12%。接種AM真菌BEG168顯著提高煙苗氮、磷、鉀含量(僅1/4常規(guī)施肥的含磷量例外,接種與不接種相似),平均提高了22.52%(氮)、23.59%(磷)、20.28%(鉀)。值得注意的是,在養(yǎng)分供應(yīng)量減少75%輔以少量追肥的情況下,接種BEG168之后,煙苗磷、鉀含量超過(guò)或與常規(guī)施肥的非菌根苗相似。接種AM真菌BEG193顯著提高煙苗含磷量,平均提高了22.49%;同時(shí)也顯著提高了常規(guī)施肥和1/2常規(guī)施肥條件下煙苗的含氮量,但進(jìn)一步降低施肥量之后,接種該株AM真菌對(duì)煙苗含氮量無(wú)顯著影響;BEG193侵染煙苗后含鉀量無(wú)顯著變化。2.4am真菌對(duì)甲基中酸性磷酸酶活性的影響在煙苗培養(yǎng)基質(zhì)中,酸性磷酸酶活性以不接種者最低,施肥處理之間無(wú)顯著差異,變化在75.05～81.50phenolμg/(g·h)之間(圖2)。但是,接種AM真菌顯著提高基質(zhì)中的酸性磷酸酶活性,接種BEG168的處理大于BEG193,分別比對(duì)照(不接種)提高了25.97%和16.05%。此外,接種AM真菌之后,隨著施肥量的降低,基質(zhì)量中的酸性磷酸酶活性逐漸升高,其處理間的差異達(dá)到顯著水平。3接種am真菌對(duì)煙苗及其總養(yǎng)分含量的影響AM真菌浸染寄主植物的根系形成菌根是發(fā)揮菌根效應(yīng)的基礎(chǔ)。試驗(yàn)表明,供試菌株均能浸染煙苗,BEG193的浸染率高于BEG168,說(shuō)明AM真菌能與煙苗形成菌根,并且前者與煙苗根系的親和能力較強(qiáng),容易感染煙苗根系。但是,BEG168促進(jìn)煙苗生長(zhǎng)的效應(yīng)總體上大于BEG193,表明煙苗根系的AM真菌浸染率與其促生效應(yīng)并無(wú)直接正相關(guān)。因此,在篩選煙苗適宜的AM真菌時(shí),應(yīng)在觀(guān)察侵染的基礎(chǔ)上同時(shí)了解它們促進(jìn)煙苗生長(zhǎng)的作用。在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上,減少施肥量抑制煙苗生長(zhǎng),降低煙苗氮、磷、鉀含量,試驗(yàn)進(jìn)一步證明目前采用的常規(guī)施肥適宜烤煙漂浮育苗。值得注意的是,在低養(yǎng)分情況下,AM真菌的感染率顯著提高,與前人在其它作物上的研究結(jié)果相似。在烤煙漂浮育苗過(guò)程中,適量減施肥料有益于形成菌根煙苗,發(fā)揮菌根效應(yīng)。從煙苗生長(zhǎng)方面看,將常規(guī)施肥量減少75%并配施少量追肥,接種BEG168的煙苗長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于常規(guī)施肥。說(shuō)明在大幅度減施肥料的條件下,接種BEG168仍然可以保證煙苗生長(zhǎng)良好,同時(shí)也防止了肥料浪費(fèi),減輕了廢棄營(yíng)養(yǎng)液造成的環(huán)境污染。接種AM真菌BEG168顯著提高煙苗氮、磷、鉀含量,而接種BEG193顯著提高煙苗含磷量,也顯著提高了常規(guī)施肥和1/2常規(guī)施肥處理煙苗的含氮量;說(shuō)明接種AM真菌,尤其是BEG168能夠改善煙苗的營(yíng)養(yǎng)狀況,這可能是AM真菌促進(jìn)煙苗生長(zhǎng)的重要原因之一。作物大多營(yíng)養(yǎng)元素臨界營(yíng)養(yǎng)期一般在苗期,接種AM真菌之后,提高煙苗的養(yǎng)分含量有益于提高煙苗質(zhì)量,減輕移栽后的緩苗現(xiàn)象?？紤]到植物養(yǎng)分吸收量是養(yǎng)分含量與生物量的乘積,故菌根煙苗的養(yǎng)分吸收量大于非菌根苗,接種AM真菌促進(jìn)煙苗吸收氮、磷、鉀等養(yǎng)分。大量的研究表明,AM真菌的外延菌絲對(duì)許多養(yǎng)分具有較高的親和力和吸收效率,還可廣泛分布于土壤中,擴(kuò)大吸收養(yǎng)分的空間,從根系不能到達(dá)的區(qū)域攝取養(yǎng)分,尤其是磷等難于遷移的養(yǎng)分;此外,菌絲還能分泌有機(jī)酸活化土壤養(yǎng)分,提高養(yǎng)分的有效性,從而促進(jìn)寄主植物吸收養(yǎng)分。許多研究表明,植物根系、土壤細(xì)菌和真菌等微生物都能分泌胞外磷酸酶,而關(guān)于A(yíng)M真菌能否分泌酸性磷酸酶則有不同報(bào)道;Beever和Burns以熏衣草為試驗(yàn)材料,接種AM真菌降低了酸性磷酸酶活性;Jonesr發(fā)現(xiàn),菌根對(duì)土壤磷酸酶活性無(wú)顯著影響;但許多學(xué)者報(bào)道,接種菌根真菌可以增加土壤磷酸酶活性。人們對(duì)接種AM菌根真菌提高土壤酸性磷酸酶活性的現(xiàn)象也有不同解釋;有學(xué)者認(rèn)為,接種AM真菌,可能通過(guò)加強(qiáng)土壤微生物(細(xì)菌、放線(xiàn)菌)之間的協(xié)同作用,有益于它們的繁殖和生長(zhǎng),進(jìn)而導(dǎo)致土壤酸性磷酸酶活性增強(qiáng)。在本試驗(yàn)中,接種供試菌株顯著提高土壤磷酸酶活性,接種BEG168的效應(yīng)大于接種BEG193,不同菌株的分泌酸性磷酸酶的速率可能也不一樣,這與菌種的生物學(xué)特性,如根內(nèi)外菌絲的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、磷酸酶合成、相關(guān)基因表達(dá)等不同有關(guān)。在煙苗基質(zhì)中,有機(jī)磷達(dá)到全磷含量的60.24%,磷酸酶可將有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)