明順園林

本文將介紹菌根的概念及其對(duì)植物的有益功能和菌根化生物技術(shù)的適用范圍和效益以及菌根制劑的使用方法, 以期普及菌根知識(shí), 使該項(xiàng)技術(shù)更好地應(yīng)用于植被恢復(fù)工程中, 促進(jìn)和加快植被恢復(fù)進(jìn)程。

1 . 菌根概念菌根是自然界普遍存在的一種植物共生現(xiàn)象, 早在百余年前就被發(fā)現(xiàn)了, 它是一類(lèi)土壤有益真菌( 菌根真菌) 與高等植物根系形成的復(fù)合吸收器官, 是一種共生互惠聯(lián)合體。在自然界中約有95%左右的植物具有菌根共生關(guān)系, 其中較常見(jiàn)的是外生菌根、內(nèi)生菌根和內(nèi)外生菌根。

2 . 菌根對(duì)植物生長(zhǎng)存活的有益功能

2. 1 . 提高植物根系吸收水、肥的能力

菌根以2 種方式提高植物根系的吸收能力, 一是通過(guò)保護(hù)吸收根、延長(zhǎng)其壽命,植物普通吸收根主要依靠根毛吸收水、肥,根毛壽命很短, 僅10~ 20 d 就死亡, 隨著幼根的生長(zhǎng)不斷形成新的根毛代替死亡的根毛, 因此, 其吸收能力弱且不穩(wěn)定, 而形成菌根后, 以菌根代替根毛吸收水、肥, 菌根的壽命比根毛長(zhǎng), 而且其吸收能力強(qiáng)且穩(wěn)定。二是通過(guò)擴(kuò)大根系的吸收面積, 菌根多分支的菌絲套、外伸菌絲、菌絲束和根狀菌索在土壤中縱橫交錯(cuò), 形成龐大的菌絲網(wǎng), 其吸收面積要比沒(méi)有菌根、僅依靠根毛吸收的總面積大得多, 因此可以吸收更大土壤范圍內(nèi)的水分和養(yǎng)分。

2. 2 . 提高植物對(duì)礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的分解和利用

菌根在生長(zhǎng)、存活過(guò)程中能分泌多種酶, 如磷酸酶、纖維素酶、過(guò)氧化氫酶、蛋白酶等, 來(lái)分解土壤中不溶解的礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì), 直接分解利用有機(jī)物和氮、磷、鉀、硫、鋅、銅等多種礦物元素, 改善植物體內(nèi)養(yǎng)分狀況, 在菌根的幫助下, 植物可以從未風(fēng)化的礦物質(zhì), 如磷灰石、石灰石、長(zhǎng)石中吸收養(yǎng)分, 也可以從泥炭、粗腐殖質(zhì)、木質(zhì)素和蛋白質(zhì)等有機(jī)化合物中吸取所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 從而提高了植物對(duì)土壤養(yǎng)分的利用率。

2. 3 . 分泌生長(zhǎng)激素和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)素, 促進(jìn)植物生長(zhǎng)

菌根在生長(zhǎng)、存活過(guò)程中產(chǎn)生多種天然生長(zhǎng)刺激素, 包括生長(zhǎng)素, 如吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素、赤霉素和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)素如維生素B 等, 調(diào)節(jié)植物體內(nèi)養(yǎng)分運(yùn)轉(zhuǎn), 促進(jìn)植物生根、生長(zhǎng)和發(fā)育。

2. 4 . 增強(qiáng)植物的抗逆性

菌根真菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性比植物強(qiáng),因而當(dāng)它們與植物形成菌根后可以增強(qiáng)植物的抗逆性, 如提高對(duì)土壤干旱、瘠薄、極端溫度、酸堿度和高濃度土壤有毒物質(zhì)的抗性和耐性。

2. 5 . 提高植物抗病性

菌根提高植物抗病性的機(jī)理包括4方面: ( 1) 由于菌根的形成, 充分利用了植物根系過(guò)剩的碳水化合物, 減少了病原菌可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 從而減少發(fā)病的機(jī)率; ( 2) 由于菌根形成, 引起植物根部皮層細(xì)胞防御性反應(yīng), 產(chǎn)生植抗素, 抑制病原菌的生長(zhǎng)和侵入, 從而減少發(fā)病的機(jī)率;( 3) 許多菌根真菌對(duì)病原菌有拮抗作用,抑制病原菌的生長(zhǎng); ( 4) 菌根具有保護(hù)作用的根際微生物群落, 成為防御病原菌侵染的較好道防線(xiàn); 菌根的菌絲套保護(hù)植物根系, 成為防止病蟲(chóng)侵入的機(jī)械屏障, 為第二道防線(xiàn); 菌根內(nèi)的哈蒂氏網(wǎng)對(duì)病蟲(chóng)侵入起阻隔作用, 成為病原生物侵入的第三道防線(xiàn)。因此菌根對(duì)病害尤其是根部病害, 如立枯病、猝倒病、根腐病等具有極好的防治作用。

2. 6 . 改良土壤, 提高土壤可持續(xù)性生產(chǎn)力

形成菌根后, 可以改善土壤的物理性質(zhì), 稠密的菌絲網(wǎng), 使土壤變得疏松、透氣和具有彈性, 菌絲網(wǎng)具有較好的保土和保水性能, 起固定和團(tuán)聚作用。此外, 菌根通過(guò)產(chǎn)生的各種酶, 使土壤中不溶的有機(jī)質(zhì)或被固定的礦物質(zhì)分解為植物能夠直接吸收利用的養(yǎng)分, 從而提高土壤肥力。菌根還通過(guò)增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、擴(kuò)大根際的粘膠層范圍、加速礦質(zhì)土壤風(fēng)化等途徑改善土壤的化學(xué)性質(zhì)。在改善土壤理化性質(zhì)的同時(shí), 有益的微生物群落, 除具有防衛(wèi)功能, 成為植物防御病害的防線(xiàn)以外, 還提高了土壤活性, 具有分解、吸收、固氮、養(yǎng)分傳遞、減輕環(huán)境污染等有益作用, 并能保持土壤結(jié)構(gòu), 提高土壤的可耕性, 使其更有利于植物生長(zhǎng)[ 2] 。菌根是植物生長(zhǎng)的自然供養(yǎng)體系, 許多樹(shù)種( 如松樹(shù)) 在長(zhǎng)期的生存進(jìn)化過(guò)程中已形成了對(duì)菌根的絕對(duì)依賴(lài)性, 沒(méi)有菌根它們?cè)谧匀粭l件下就會(huì)生長(zhǎng)不良, 甚至死亡。因此在植被恢復(fù)過(guò)程中, 有必要人為地重建或者鞏固植物的菌根體系, 從而提高植被成活率和生長(zhǎng)速度, 加快植被恢復(fù)進(jìn)程, 提高恢復(fù)效果。

3. 2 . 天然林和火燒跡地的人工更新

3. 3 . 常規(guī)育苗和營(yíng)造速生豐產(chǎn)林

3. 4 . 經(jīng)濟(jì)林培育

我國(guó)名木古樹(shù)繁多, 樹(shù)齡幾百年甚至上千年, 但隨著樹(shù)齡的不斷增長(zhǎng), 其生長(zhǎng)勢(shì)必然會(huì)逐漸衰弱, 尤其是根部的吸收根的更新和生長(zhǎng)緩慢, 而且其吸收利用養(yǎng)分的能力也會(huì)下降, 這時(shí)候如果有計(jì)劃地向其根部施入一定量的適宜的菌根真菌, 促進(jìn)吸收根的發(fā)育及其菌根化, 將會(huì)在一定程度上提高根部吸收水分和養(yǎng)分的能力,從而改善生長(zhǎng)狀況, 提高樹(shù)勢(shì)。其它生長(zhǎng)衰弱、生長(zhǎng)量低的樹(shù)木同樣適用。3. 7 . 引種一種樹(shù)種在其原生境中都有其較適宜的生長(zhǎng)環(huán)境, 包括氣候、土壤條件等, 其中也包括土壤中和其共生的有益微生物種類(lèi), 菌根真菌是主要的一種。而一旦將其引種到新的地區(qū), 除了要滿(mǎn)足它生長(zhǎng)所需的氣候、土壤條件外, 很重要的一點(diǎn)是要匹配與其共生的適合的菌根真菌, 否則就會(huì)影響引種成功率或是延長(zhǎng)引種周期。3. 8 . 根部病害的生物防治菌根可以提高植物的抗病性, 尤其是根部病害, 因此利用菌根的這一作用, 可以用于苗木根部病害, 例如根腐病、立枯病和猝倒病的生物防治。在育苗的同時(shí)接種菌根制劑的方法已成為苗木根部病害生物防治的一種手段。由于這種方法既可減少甚至避免化學(xué)防治帶來(lái)的環(huán)境和土壤污染, 同時(shí)又能促進(jìn)苗木生長(zhǎng), 提高苗木的產(chǎn)量和質(zhì)量, 因而受到生產(chǎn)單位越來(lái)越廣泛的重視。

4 . 菌根化生物技術(shù)的應(yīng)用效益

菌根化生物技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益, 菌根化苗生長(zhǎng)快、抗性強(qiáng), 可提前出圃, 縮短育苗周期, 不僅降低育苗成本, 而且減少各種病害。林木菌根化造林可提高成活率, 節(jié)省補(bǔ)植費(fèi); 促進(jìn)幼林生長(zhǎng), 增加木材產(chǎn)量; 提高林木吸收和利用養(yǎng)分的能力, 起到自肥作用; 增強(qiáng)林木抗病性和抗逆性, 節(jié)省森防費(fèi); 提早幼林郁閉, 縮短輪伐期, 節(jié)省撫育費(fèi), 降低育林成本, 均是其長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益。圃地和造林地上產(chǎn)生的菌根真菌子實(shí)體具有食用、藥用和工業(yè)用價(jià)值, 為其潛在的經(jīng)濟(jì)效益。菌根化生物技術(shù)是符合自然規(guī)律的生態(tài)新技術(shù), 具有顯著的生態(tài)效益和環(huán)境效益。菌根化生物技術(shù)的應(yīng)用不僅可以減少化肥和農(nóng)藥的使用, 避免環(huán)境污染,促進(jìn)生態(tài)平衡, 而且增強(qiáng)土壤活性, 改善土壤理化性質(zhì), 防治地力衰退和水土流失, 同時(shí)還改變了挖森林土盲目、低效接種的習(xí)慣, 保護(hù)了森林資源; 菌根化生物技術(shù)的應(yīng)用不僅增加了林業(yè)生產(chǎn)的科技含量, 提高了林業(yè)產(chǎn)值, 而且還為防風(fēng)固沙、防治荒漠化、改造廢礦區(qū)和工業(yè)污染區(qū)、加速荒山綠化、改善和美化生態(tài)環(huán)境提供了一項(xiàng)切實(shí)可行的生物措施。

5 . 菌根化育苗造林技術(shù)及菌根制劑的使用方法

5. 1 . 菌根化育苗造林技術(shù)

菌根化育苗造林技術(shù)就是在植被恢復(fù)中進(jìn)行育苗和造林時(shí)配套使用高效菌根制劑的新工藝, 與傳統(tǒng)的育苗造林技術(shù)相比, 明顯地提高了成苗率及苗木質(zhì)量和產(chǎn)量, 大幅度地提高造林成活率和林木生長(zhǎng), 具有高效、低耗、簡(jiǎn)單、易行和維護(hù)地力、促進(jìn)生態(tài)平衡的特點(diǎn)。以松樹(shù)為例,苗木側(cè)根數(shù)、側(cè)根總長(zhǎng)、吸收根總菌根化率、苗木成活保存率和I 級(jí)苗率分別增長(zhǎng)20. 0% ~ 960. 0%、56. 2% ~ 389. 5%、60. 3% ~ 1 792. 0%、9. 0% ~ 22. 1%、45. 3%~ 150. 0%。苗木生長(zhǎng)質(zhì)量指標(biāo): 苗高、地徑、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別提高22. 3%~ 197. 3%、31. 2% ~ 253. 8%、33. 4% ~918. 2%、21. 8% ~ 740. 0%。造林成活率、幼林平均高、地徑和材積指數(shù)分別增長(zhǎng)5. 5%~ 46. 0%、13. 0%~ 56. 4%、2 5. 5%~61. 7%、87. 8%~ 450. 0% 。

5. 2 . 菌根制劑的主要使用方法

5. 2. 1 . 播種菌根化育苗. 即在播種的同時(shí)施用菌根制劑, 可以進(jìn)行拌種、溝施、穴施及種子包衣。