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外生菌根(Ectomycorrhiza,ECM)真菌能与陆地大多数针叶树和少数阔叶树共生,形成外生菌根,促进宿主植物吸收水分和养分,提高抗逆性。油松(Pinus tabuliformis)作为典型的ECM树种,是黄土高原生态修复的主要造林树种之一。尽管ECM真菌可以提高植物耐旱性,但不同ECM真菌对宿主植物的影响不同,特别是在黄土高原野外环境中接种ECM真菌实际效果尚未得知。本文通过陕北旱区黄土高原不同林龄油松人工林根际土壤真菌群落组成和ECM真菌资源的研究,分离鉴定出油松ECM真菌杂色乳牛肝菌(Suillus variegatus);对野外油松人工林和室内油松幼苗接种杂色乳牛肝菌,连续3年测定ECM真菌对油松植株生长状况、根际土壤理化性质和真菌群落结构的影响,阐明干旱胁迫下ECM真菌对油松幼苗渗透调节和非结构性碳水化合物的影响;明确ECM真菌对黄土高原油松人工林根际微环境改善、增强油松耐旱性的作用,为ECM真菌生物技术对黄土高原油松人工林进行生态修复提供理论依据。主要研究结果如下:1.通过对黄土高原不同林龄(10a、20a和30a)油松人工林根际土壤理化性质和真菌群落的研究,发现油松人工林随林龄增加土壤铵态氮、硝态氮、全钾和有机质含量显著提高,土壤速效磷含量显著降低,磷元素是该地区生态恢复的最大限制因素。油松人工林根际土壤真菌的辛普森指数由于土壤速效磷的影响随着林龄增加显著降低。10a油松人工林根际优势真菌为子囊菌门和担子菌门,20a和30a油松人工林根际优势真菌均为子囊菌门,并且这两个林龄的根际真菌群落组成更加接近。随着林龄增加,油松人工林根际土壤真菌群落趋于稳定,并且ECM真菌、腐生真菌和植物病原菌的相对丰度均显著提高。油松人工林发展一方面可以直接影响根际土壤真菌群落组成和多样性,另一方面可以通过改变根际土壤铵态氮、硝态氮和速效磷的含量,间接影响根际土壤真菌群落组成和多样性。2.对黄土高原不同林龄油松人工林根际真菌和菌根真菌分离鉴定,分离纯化得到13株真菌,其中ECM真菌2株,深色有隔内生真菌2株,内生真菌3株,腐生真菌3株,病原菌3株。在10a、20a和30a油松人工林中分离出同一种ECM真菌杂色乳牛肝菌,是该区域油松人工林中普遍存在的ECM真菌。不同林龄油松的菌根侵染率显著不同,10a油松只有32.16%,30a油松相对较高,达到了43.25%;并且不同林龄中油松菌根的形态具有显著差异,随着林龄增加菌根形态增多,30a油松菌根形态类型更加丰富。在油松根系共获得20个ECM真菌OTUs,隶属于2门2纲7目10科11属。不同林龄油松根系ECM优势属具有显著差异,乳牛肝菌属(Suillus)在该地区油松人工林各个林龄中均属于根系ECM真菌的优势属,而丝盖伞属(Inocybe)在10a、Mallocybe在20a和30a油松根系中属于优势属。3.在陕北府谷黄土高原野外自然干旱条件下,接种杂色乳牛肝菌于10a油松,对油松生长和根际土壤理化性质产生了显著影响。与室内试验相比,ECM真菌在野外自然环境中对宿主植物的影响存在“滞后性”。油松根系的菌根侵染率在接种第一年没有显著变化,在接种一年后显著提高,并在后续的时间一直保持较高水平。这意味着在野外环境中ECM真菌与植物建立稳定的共生关系需要较长的时间。与未接种样地相比,接种一年后油松根际土壤硝态氮和速效磷含量显著提高,油松叶绿素含量和新生芽高度也显著高于对照。接种第三年,油松株高增长量显著高于未接种样地,随着接种时间的增加,杂色乳牛肝菌对油松的促生作用越来越显著。研究表明,在野外自然干旱条件下接种杂色乳牛肝菌可以改善土壤养分状况,提高根际土壤中硝态氮和速效磷含量,促进油松生长,缓解该地区油松人工林的退化。4.野外自然干旱条件下接种杂色乳牛肝菌可以显著影响黄土高原10a油松人工林根际土壤真菌多样性和群落组成。与未接种样地相比,接种第一年,油松根际土壤真菌的丰富度显著降低,但是随着接种时间增加,土壤真菌多样性在接种一年后显著高于对照。同时,根际土壤中乳牛肝菌属的相对丰度随着杂色乳牛肝菌接种显著增加,被孢霉属(Mortierella)和镰孢菌属(Fusarium)的相对丰度显著降低。杂色乳牛肝菌接种引起土壤理化性质的变化是油松根际土壤真菌群落结构变化的主要驱动力。研究表明,ECM真菌、土壤理化性质和土壤真菌群落三者之间的作用密切相关,接种杂色乳牛肝菌可以显著改善油松根际土壤微环境,提高根际土壤真菌多样性,降低植物病原真菌的相对丰度。5.室内干旱胁迫下,接种杂色乳牛肝菌显著降低了油松幼苗的死亡率,与未接种的油松幼苗相比,在中度和重度干旱胁迫下死亡率分别降低44%和25%。在干旱胁迫下(尤其是重度干旱胁迫),接种杂色乳牛肝菌可以显著增加油松的光合速率和蒸腾速率,保证油松碳源的获取并在一定程度上促进植株生长。接种杂色乳牛肝菌能够缓解由于干旱导致的叶片水势降低,同时增加根长和根表面积,保证干旱胁迫下水分吸收和运输。接种杂色乳牛肝菌显著增加粗根中的淀粉含量和各组织中可溶性糖含量,通过调节淀粉和可溶性糖的分配保证了低水势下植株的渗透调节。接种杂色乳牛肝菌显著提高了油松非结构性碳水化合物含量,进一步缓解碳饥饿,极大满足了油松生长所需的碳源。本研究揭示出在干旱胁迫下,接种ECM真菌杂色乳牛肝菌能够改善土壤养分和真菌群落结构,促进油松生长和水分吸收,提高油松光合作用和渗透调节能力,缓解油松碳饥饿,增强油松耐旱性。进一步完善了ECM真菌提高油松耐旱性机制。