丛枝菌根真菌在土壤氮素循环中的作用

作为植物需求量最大的营养元素,氮素是陆地生态系统初级生产力的主要限制因子。丛枝菌根真菌能与地球上80%以上的陆生植物形成菌根共生体,帮助宿主植物吸收土壤中的P、N等矿质养分。目前,丛枝菌根真菌与氮素循环相关研究侧重于真菌对氮素的吸收形态以及共生体中氮的传输代谢机制,却忽略了丛枝菌根真菌在固氮过程、矿化与吸收过程、硝化过程、反硝化过程以及氮素淋洗过程等土壤氮素循环过程中所起到的潜在作用,并且越来越多的证据也表明丛枝菌根真菌是影响土壤氮素循环过程的重要因子。总结了丛枝菌根真菌可利用的氮素形态及真菌的氮代谢转运相关基因的研究现状;重点分析了丛枝菌根真菌在调控土壤氮素循环过程中的潜在作用以及在生态系统中的重要生态学意义,同时提出了丛枝菌根真菌在土壤氮素循环过程中一些需要深入研究的问题。     

接种丛枝菌根真菌对青冈栎幼苗生长和光合作用的影响

利用菌根真菌摩西球囊霉和根内球囊霉,对喀斯特地区造林树种青冈栎进行接种试验,测定菌根真菌对青冈栎幼苗生长、生物量和光合作用的影响。结果表明:接种丛枝菌根真菌能显著促进青冈栎幼苗株高、地径、叶面积和幼苗生物量的增长,并且能提高幼苗成活率和改善幼苗的光合能力。摩西球囊霉和根内球囊霉处理的青冈栎幼苗生物量分别是未接种处理的2.1和1.9倍;摩西球囊霉和根内球囊霉处理下的水分利用效率分别比对照处理提高了33.6%和8.8%;摩西球囊霉对青冈栎幼苗株高、地径、生物量的促进作用好于根内球囊霉,而根内球囊霉处理的幼苗叶面积、主根长、根冠比大于摩西球囊霉处理。总体而言,接种丛枝菌根真菌特别是摩西球囊霉能促进青冈栎幼苗的生长和生物量增长,在石漠化植被恢复中具有潜在应用价值。     

丛枝菌根真菌和根瘤菌对白三叶氮同化的影响

为揭示丛枝菌根真菌(AMF)和根瘤菌在白三叶氮(N)同化中的作用,该研究对白三叶进行单一或联合接种隐类球囊霉(Paraglomus occultum)和三叶草根瘤菌(Rhizobium trifolii),分析其对白三叶的生长、光合作用、叶片N和氨基酸含量以及N同化相关酶活性的影响。结果表明:(1)单一接种AMF或根瘤菌以及联合接种AMF和根瘤菌均显著增加了白三叶的株高、匍匐茎长度、叶片数、地上部生物量、总生物量、叶绿素b和总叶绿素含量、稳态光量子效率和叶片N含量,这种增强效应是联合接种>单一AMF>单一根瘤菌>未接种处理。(2)联合接种AMF和根瘤菌显著增加了白三叶叶片中丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸和组氨酸的含量,显著提升了叶片N同化相关酶如硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶、天冬酰胺合成酶和天冬氨酸转氨酶的活性,显著促进AMF对白三叶根系的侵染。综上认为,联合接种AMF和根瘤菌通过激活N同化相关酶活性有效促进N同化,产生更多氨基酸,进一步促进白三叶植株生长; 联合接种AMF和根瘤菌具有协同作用,有效促进了白三叶的N同化。     

丛枝菌根真菌N代谢与C代谢研究进展

N元素是植物需求量最大的元素,丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌可以与大部分植物形成共生关系,通过根外菌丝促进植物对N元素的吸收。C元素也是AM真菌完成其生命过程的必备元素,AM真菌依赖宿主植物提供所必需的C源。近年来对AM真菌的N代谢途径的研究有了新的进展,AM真菌中与代谢途径相关酶的发现,相关基因的克隆,更进一步验证了N元素在AM真菌中的代谢途径。对C代谢及与N代谢的关系也有所涉及。综述近几年文献,总结了AM真菌的最新研究进展。     

磷水平对接种丛枝菌根真菌甜玉米苗期生长的影响

研究了不同外源磷水平条件下,接种丛枝菌根真菌根内球囊霉(Glomus intraradices)对寄主植物甜玉米菌根侵染率、地上部和地下部鲜重、氮磷含量、精氨酸含量影响。结果表明:丛枝菌根真菌能够很好的侵染于玉米植株根系。且不同磷水平条件下,菌根侵染率差异较显著。在低磷水平下,菌根侵染率较高。孢子数量随着磷水平提高而增加。菌丝室根外菌丝鲜重在P40时最高。菌根化的甜玉米生物量及氮磷含量显著高于对照组。此外,低磷水平促使甜玉米地上部和地下部鲜重显著提高。甜玉米地上部总氮和地下部总氮含量分别在P40、P80和P20、P40时最高。地上部总磷和地下部总磷含量分别在P80和P160时最高。菌根精氨酸含量在低磷(P20)时最高。研究表明接种丛枝菌根真菌可促进甜玉米幼苗生长并与外源磷水平有关。     

长期定位施肥土壤中的丛枝菌根真菌

从连续26年长期定位施肥土壤中的玉米和小麦根围采集土样,从中鉴定出丛枝茵根(Arbuscular Myc- orrguza,AM)真菌5属19种,包括Glomus属11种:G．caledonium,G．constrictum,G．eburneum,G．ebunicatum, G．hyderabadensis,G．mossese,G．sinuosum,G．tortuosum,G．versiforme,G．sp1,G．sp2;Acaulospora属2种: A．excacota,A．sp;Gigaspora属2种:Gi．margarita,Gi．sp;Scutellospora属3种:S．cerradensis,S．coralloidea, S．pellucida;Archaespora属1种:Ar．leptoticha。     

丛枝菌根真菌与植物硫素营养研究进展

丛枝菌根真菌是土壤微生物群落的重要组成部分,是最常见的地下共生菌,对植物和土壤具有多种有益作用.本文阐述了近年来丛枝菌根真菌对植物吸收土壤硫素的最新进展,在目前耕地缺硫状况下,着重分析了丛枝菌根真菌改善植物硫素营养以及丛枝菌根真菌利用硫素的分子调控机制,总结了影响菌根硫代谢的因素,并指出该研究方向仍存在的一些问题以及未...     

丛枝菌根真菌对连翘幼苗抗旱性的影响

采用集球囊霉（Glomus fasciculatum Gerd.＆ Trappe emend.Walker ＆ Koske）、缩球囊霉（Glomus constrictum Trappe）单独接种和混合接种于连翘（Forsythia suspensa（Thunb.）Vahl）幼苗,研究丛枝菌根真菌对连翘抗旱性的影响.结果表明：在干旱胁迫条件下,随着菌根侵染率的提高,连翘幼苗叶绿素和脯氨酸含量增加,SOD活性增强,丙二醛含量和膜透性降低,苗木枯死率下降.菌根真菌通过促进苗木快速累积游离脯氨酸,提高SOD酶活性,减缓干旱对细胞膜的破坏,延缓了植物受伤害的速度,提高连翘幼苗的抗旱性;在不同接种处理间,混合接种效果最好,其次为缩球囊霉单独接种.     

桉树种植对林地土壤丛枝菌根真菌群落结构及多样性的影响

桉树(Eucalyptus spp.)种植所产生的生态争议已受到广泛关注。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AM真菌)是土壤微生物的重要组成部分,与根系共生后可促进植物的养分运输、提高植物逆境生存能力等。然而,桉树种植对土壤AM真菌群落结构和功能的影响尚不清楚。研究比较了次生林改种桉树后不同年限(2年/5年/10年)的土壤理化性质、AM真菌种类、群落组成及多样性的变化。结果表明,桉树种植显著改变了土壤理化性质,具体表现为2年生和10年生桉树林中土壤pH和有机碳显著降低(P0.05);AM真菌的孢子密度在桉树林土壤中显著低于次生林土壤(其中在5年生土壤中最低);AM真菌的种丰度随种植年份的增加逐渐下降,在10年生桉树林土壤中有所恢复; 5年生桉树的菌根侵染率最高,10年生桉树侵染率最低。AM真菌群落组成和结构发生显著变化,优势种Funneliforms geosporus的丰度在2年生和10年生林地中显著降低;而Septoglomus deserticola的丰度在2年生和10年生林地中显著增加。另外,冗余分析(Redundancy analysis, RDA)结果表明,土壤AM真菌群落结构主要受土壤pH值(解释率:89.88%)变化的影响。研究揭示了次生林改种桉树林后土壤AM真菌的群落变化特征,为桉树林的栽培管理和环境修复提供了数据支撑。     

接种丛枝菌根真菌对柑橘生长与次生代谢的影响

为了解丛枝菌根(AM)真菌对根、根系分泌物中次生代谢物和植物生长的影响,以AM真菌(Glomusepigaeum)接种柑橘(Citrusreticulata),对柑橘的酚类物质、抗氧化酶和生长情况进行研究。结果表明,温室盆栽6个月后,接种AM真菌显著提高柑橘酚酸类物质的积累,但是酚酸组分在根和根分泌物中存在差异,根中原儿茶酸和丁香酸含量为29.98和18.32μg/g,分别是未接种的4.58和2.26倍。而根系分泌物中香豆酸、苯甲酸和根皮苷含量为0.36、6.04和12.32μg/g,分别是未接种的1.71、1.94和1.25倍,而香草醛仅在未接种柑橘根中检测到。接种AM真菌的柑橘苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性为38.36、0.51和28.62 U/(g·min),分别是未接种AM真菌的1.99、2.83和3.10倍。同时菌根定殖也显著提高柑橘的株高、茎粗和叶片数。因此,AM真菌定殖能促进植物生长,改变柑橘次生代谢产物的积累。     

盐渍化土壤根际微生物群落及土壤因子对AM真菌的影响

为探明盐渍化土壤影响下AM真菌与根际土壤间的关系,试验选取宁夏碱化龟裂土、草甸盐土、盐化灌淤土3种类型4个样地上典型植被群落,测定了植物根际土壤养分含量、微生物群落结构、AM真菌侵染率以及孢子密度。结果显示:盐渍化土壤根际微生物碳源利用类型显著不同,对芳香类化合物的代谢能力整体较弱;红寺堡草甸盐土上微生物优势群落为氨基酸代谢类群,惠农盐化灌淤土为多聚化合物代谢群,西大滩碱化龟裂土为碳水化合物代谢群。AM真菌孢子密度与微生物碳源代谢群间的关系比较复杂。其中,惠农样点根际土壤孢子密度与多聚化合物微生物代谢群呈显著正相关,西大滩地区孢子密度与碳水化合物微生物代谢群呈显著正相关。土壤有机质、全盐、全氮、碱解氮等土壤肥力因子及土壤中的HCO-3、Na+、Cl-等盐基离子含量能解释AM真菌孢子密度与土壤环境因子之间相互关系的大部分信息。较高的HCO-3浓度促进了AM真菌侵染率的提高,但高盐浓度下Na+和Cl-降低了菌根侵染率。土壤对AM真菌孢子密度、侵染率的影响因土壤盐分组成类型的不同而异。研究结果为深入了解AM真菌多样性,促进宁夏盐碱地的合理开发与利用提供了理论依据。     

喀斯特石漠化区典型生境下石生苔藓的固土持水作用

为探究喀斯特石漠化区典型生境下石生苔藓植物的固土持水能力及影响因素,在其石生苔藓分布和形态特征基础上,深入探讨了不同生境下石生苔藓的固土持水效应。结果表明：（1）生境对石生苔藓植物的固土持水能力影响显著。草地中的宽叶真藓（Bryum funkii）固土量最高,为8.85×10³ kg/hm²,裸地中的美灰藓（Eurohypnum leptothallum）持水量最高,其最高持水量是自身干重的14倍。石生苔藓植物在裸地和草地中表现出较高的固土率,而在乔木林与草地下具有较好的持水率。（2）苔藓类型对固土持水能力存在显著性的影响。4种石生苔藓植物的固土率高低为宽叶真藓>尖叶对齿藓原变种（Didymodon constrictus var.constrictus）>卷叶湿地藓（Hyophila involuta）>美灰藓,且差异显著;4种苔藓植物的持水率强弱为美灰藓>宽叶真藓>卷叶湿地藓>尖叶对齿藓原变种。（3）石生苔藓植物的固土持水能力受自身功能性状和立地环境的综合影响,苔藓植物的固土率与干重存在显著的正相关关系,其持水量与干重和生物量间具有显著的正相关关系。综上,从固土持水和生态修复的角度出发,应加强裸地和草地两种生境的石漠化治理力度;可考虑将宽叶真藓和美灰藓作为喀斯特岩面生态恢复的先锋苔藓,其能有效解决喀斯特区石漠化大面积基岩裸露问题,提高喀斯特区水土保持效益。     

荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响

荒漠化极大地影响着包括毛乌素沙地在内的干旱、半干旱区的土壤呼吸及碳固持潜力,因而,可能对区域或全球的碳循环造成一定影响。为揭示土壤呼吸的时间变化及其影响因子,理解荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及碳固持的影响,根据毛乌素沙地荒漠化类型的研究结果,以毛乌素沙地固定沙地本氏针茅群落(FS)、固定沙地油蒿群落(FA)、半固定沙地油蒿群落(SFA)、流动沙地一年生植物群落(AL)等4个代表毛乌素沙地荒漠化主要阶段的植物群落为研究对象,采用LI-8100 土壤碳通量测量系统测定了其土壤呼吸速率的日动态和月动态,结合植物群落生产力的野外调查,分析了荒漠化对土壤呼吸速率及碳固持的影响。结果表明:FA、FS、SFA、AL不同月份之间土壤呼吸速率日动态变化显著,4个群落5月份土壤呼吸最高、最低值分别出现在9:00 10:00和18:00,但6 9月份土壤呼吸最高、最低值却分别出现在12:00 以后和7:00。FA、FS、SFA、AL在主要生长季(5 9月)的平均土壤呼吸速率分别为:99.79、88.13、47.95、13.82 mg · m^-2 · h^-1。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化显著,5月最低,7月最高,AL土壤呼吸速率月变化相对较小。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化与土壤温度存在显著的指数相关关系,FS、FA、SFA和AL的 Q₁₀值依次为5.87、5.05、4.02、0.64。FS和FA的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度显著正相关,而SFA和AL的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度不存在显著线性关系。土壤呼吸与10 cm深度的土壤温度和湿度回归模型表明土壤温度和湿度可以解释不同群落土壤呼吸月变化的69% 87%。FS、FA、SF和AL的月土壤呼吸速率与根系生物量存在显著线性关系。在主要生长季(5 9月)平均根系呼吸速率和平均土壤微生物呼吸随荒漠化程度的加重而降低。FS、FA、SFA和AL根系呼吸与土壤呼吸的比率分别为51.40%、59.99%、70.85%、45.86%。在主要生长季(5 9月)净生态系统生产力分别为36.16、18.56、-11.29和-22.49 C g/m²。随荒漠化程度的加重,生态系统碳固持能力逐渐降低。因此,采取合理措施使荒漠化土地向以油蒿或本氏针茅为主的固定沙地演替,有助于毛乌素沙地生态系统碳固持能力的提高和植物群落的生长。     

环境因子对AM真菌多样性的影响

土壤,气候和地理因子等环境因子对丝枝菌根（AM）真菌多样性有重要影响,本文系统地综述了最近10年来AM真菌生态学在该方面的最新研究成果,分析当前研究中所存在的问题和动向。     

丛枝菌根利用氮素研究进展

氮素是植物需求量最大的元素,丛枝菌根真菌与植物形成共生体后能从土壤中获取无机氮、简单的氨基酸,还能利用一些复杂的有机态氮.考虑到NH+4在土壤中的移动性低及丛枝菌根真菌的专性共生菌的特点,丛枝菌根真菌吸收NH+4对植物的贡献较大.近年来的研究发现丛枝菌根真菌内存在与氮素代谢有关的鸟氨酸循环,而精氨酸则是菌丝内氮素转移的主要形式.综述最近的AMF对氮素的吸收、转运、同化、交换等方面的文献,旨在揭示丛枝菌根真菌氮素利用特点,阐明丛枝菌根真菌在氮循环系统中的重要作用.     

Influence of arbuscular mycorrhizal fungi on soil structure and soil water characteristics of vertisols

The influence of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi (AM fungi) on soil water characteristics of fast and slowly wetted vertisol samples was studied. Vertisols characteristically have a low stability to wetting, and the disruption of their larger pores when they swell leads to reduced water infiltration and thereby to runoff. The degree of aggregate breakdown determines the ability of the soil to drain. A vertisol was used in this pot experiment with four treatments: T₁: Pasteurized soil, T₃: Pasteurized soil, with plants, T₄: Inoculated, pasteurized soil, with plants, T₅: Unpasteurized soil, with plants. A treatment using inoculated, pasteurized soil (T₂) was included in a related study (Bearden and Petersen, 2000) comparing aggregate stability, and the present study follows the same numbering to aid in comparison of experiments. After fast, disruptive wetting, the soil inoculated with AM fungi (T₄) was found to have a lower soil water content than did the soils from the other treatments at matric potentials lower than –3.92 kPa. This indicates greater drainage from pores smaller than 75 m for the soil inoculated with AM fungi, and the greater drainage appears to be directly related to a characteristic pore range between 67 and 75 m. The soil without plants (T₁), when wetted fast, had a lower soil water content at matric potentials higher than –3.92 kPa than soils from the other treatments, which indicates less pore volume due to pores larger than 75 m in the treatment without plants. The pore indexes, calculated as the ratio between the slope of the fast and the slope of the slowly-wetted water characteristics, generally had the highest values for the soil inoculated with AM fungi (T₄) from matric potential 0.00 to –0.29 kPa. In this matric potential range, the pore indexes were less than one. The unpasteurized soil with naturally present AM fungi (T₅) generally had the highest pore indexes from matric potential –0.49 to –3.92 kPa, and the pore indexes in this matric potential range were above one. These results indicate the smallest loss of very large pores in the soil inoculated with AM fungi (T₄) and the largest gain of smaller sized pores in the unpasteurized soil (T₅). This suggests that the resistance to breakdown of the largest pores is related to the presence of roots, and that the gain of groups of smaller pores is related to the presence of hyphae.     

Influence of arbuscular mycorrhizal fungi on soil structure and aggregate stability of a vertisol

The influence of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi on aggregate stability of a semi-arid Indian vertisol was studied in a pot experiment in which Sorghum bicolor (L.) was grown as test plant for 10 weeks. Pasteurized soil inoculated with AM fungi was studied with pasteurized and unpasteurized soils as references. A part of the soil in each pot was placed in nylon mesh bags to separate effects of roots and hyphae. The sorghum plants were planted outside the mesh bags which permitted AM hyphae to enter while excluding roots. Aggregate stability of the soil was determined by wet-sieving and turbidimetric measurements. Development of the AM fungi was quantified as colonized root length and external hyphal length. Soil exposed to growth of roots and hyphae (outside mesh bags) showed aggregates with larger geometric mean diameter (GMD) in pasteurized soil inoculated with AM fungi than in pasteurized uninoculated soil. There was no significant difference in GMD of the inoculated, pasteurized soil and the unpasteurized soil. No significant effects of inoculation or plant growth were found in pasteurized soil exposed to hyphal growth only (inside the mesh bags). However, the unpasteurized soil had significantly higher GMD than the pasteurized soil, irrespective of plants and inoculum. Turbidimetric measurements of soil exposed to roots and hyphae (outside mesh bags) showed the highest aggregate stability for the inoculated pasteurized soil. These results demonstrate that AM fungi contribute to the stabilization of soil aggregates in a vertisol, and that the effect is significant after only one growing season. The effect was associated with both AM hyphae and the stimulation of root growth by AM fungi. The contribution from plant roots and AM hyphae to aggregate stability of different size fractions is discussed. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

丛枝菌根途径的土壤有机碳固存机制研究进展

菌根真菌已被认为是土壤碳库的重要部分,陆地植物中至少78%与丛枝菌根真菌(AMF)形成共生关系,故研究AMF途径的土壤有机碳(SOC)固存机投对提高生态系统碳汇具有重要意义,但目前缺乏系统探讨AMF途径的SOC固碳机制。AMF具有显著的生态特性,包括较根系更高的周转速度、广泛的菌丝扩展范围以及将代谢产物转化为土壤中的稳定碳源等,这些特征共同构成了AMF在固碳机制中的作用路径。AMF从植物根系获得碳源,经过菌丝生长、代谢产物(尤其球囊霉素相关蛋白)和残体形成,将其转化为AMF源碳。AMF的根外菌丝还能与其他微生物共存并协同作用,通过分解凋落物、促进微生物的合成代谢及其物质周转,不仅增加植物源碳输入和微生物源碳积累,还促进团聚体形成,有效保护土壤中的碳不被分解,从而实现AMF途径的土壤碳固存。AMF途径的土壤固碳能力在森林、草地和农田依次减弱,这与气候变化、土壤的生物与非生物因素、地下的共生菌根网络及人类活动紧密相关。还探讨了这些因素对AMF途径SOC固存的影响,并针对现有研究的不足提出了未来的研究展望。本综述以期更深入地理解AMF途径的SOC固存机制,为菌根途径提升生态系统碳汇能力的研究提供理论支持。     

典型喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳时空分布格局及其与环境的相关性

选取中国西南3个典型喀斯特石漠化生态系统(贵州毕节鸭池高原山地石漠化区、贵阳红枫湖高原盆地石漠化区和关岭花江高原峡谷石漠化区)为研究区,广泛建立野外样地,开展石漠化生态系统土壤有机碳分布及其与石漠化等级、地形地貌、植被、土壤性质等环境因子的相关性研究。结果表明:1)喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳含量较低,毕节鸭池、贵阳红枫湖和关岭花江3个石漠化生态系统平均值分别为23.42、25.78、26.03 g/kg,且3个不同地貌类型石漠化土壤有机碳含量无明显差异。2)土地覆被变化明显影响了土壤有机碳含量,原生森林土壤有机碳平均含量31.32 g/kg,是所有类型中最高的。随着土地覆被由原生森林至石旮旯地退化不断增加的过程,土壤有机碳含量显示先降低后增加的变化趋势。3)土壤有机碳与土壤特性有明显的相关性,与土壤总氮、水解氮、速效钾、总孔隙度、自然含水量、毛管持水量、田间持水量和上层渗透性存在极显著地正相关,与总磷、下层渗透性存在显著地正相关,与容重存在极显著地负相关。4)植物多样性的丰富度指数(R)和多样性指数(H)与土壤有机碳含量有明显的相关性,达到了极显著的水平。5)不同石漠化等级土壤有机碳含量有显著差异,随着石漠化干扰程度的递增,土壤有机碳含量显示了先减小后增加的趋势。研究结果对中国西南喀斯特森林生态保护、石漠化生态系统恢复重建以及应对全球气候变化碳循环的减源增汇具有重要的理论意义和实践指导价值。