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西南桦(Betula alnoides)是我国热带、南亚热带地区的一个乡土珍贵阔叶树种,其木材材质优良,是制作木地板、高档家具、乐器等的优良材料,其树皮可用于治疗多种疾病,具有较高的经济价值;而且西南桦在生物多样性和地力维持、水源涵养以及碳素固定等方面发挥着重要作用,被广泛应用于该地区生态公益林和珍贵用材林建设。壮苗培育是人工造林的基础环节,菌根(Mycorrhiza)作为菌根真菌与植物根系的共生体,能够显著促进幼苗生长,提高其抗逆性。西南桦兼具外生和丛枝菌根,菌根化育苗是其壮苗培育的一个重要措施。 本研究利用目前推广规模较大的4个西南桦无性系(FB4、BY1、FB4+、A5),选取6个普适性较强的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)菌株、6个易分离扩繁的外生菌根珍菌(Ectomycorrhiza fungi,ECMF)菌种,开展幼苗单接种、混合接种、接种与施磷系列试验。依据幼苗菌根侵染状况、生长表现、根系形态、养分含量、光合生理等方面指标,揭示AMF、ECMF单接种和混合接种效应及其在西南桦无性系间的差异,筛选适合西南桦幼苗接种的优良AMF、ECMF菌种或菌株及其组合;探明施磷量对菌根真菌接种效应的影响,确定菌根化育苗的适宜施磷量。本研究还利用广西大青山地区12个西南桦人工林样地表土开展土著菌根真菌接种试验,揭示菌根侵染与西南桦幼苗生长、养分状况及光合生理的相关性,探讨西南桦对于土壤适应性的内在机制,为进一步开展西南桦土著菌种资源发掘与应用奠定基础。 本研究的主要结果如下: (1)AMF接种试验结果表明,6个AMF菌株均能与西南桦无性系幼苗形成丛枝菌根,其侵染率为14%~39%,仅根内球囊霉(Glomus intraradices)菌株与4个无性系组合的依赖性为中等,其余AMF菌株与无性系组合呈现弱依赖性;接种根内球囊霉和摩西球囊霉(Glomus mosseae)HUN03B菌株,对于西南桦幼苗的菌根侵染率均超过35%,能够显著提高幼苗生长量、养分含量、净光合速率、水分利用效率、叶绿素含量以及叶绿素荧光参数(P<0.05),显示出两种AMF菌株与西南桦幼苗的亲和力明显优于其它菌株,适宜应用于西南桦菌根化育苗;4个西南桦无性系之间菌根侵染率差异不显著(P≥0.05),但接种AMF对无性系FB4、BY1的促生效应显著优于FB4+、A5。 (2)ECMF接种试验结果表明,6种ECMF均能侵染西南桦无性系幼苗根系形成外生菌根,其侵染率为3%~86%,多根硬皮马勃(Scleroderma polyrhizum)与黄硬皮马勃(Scleroderma flavidum)与无性系FB4、BY1、FB4+组合呈现出中等依赖性,而其余菌种与无性系组合依赖性较弱;接种多根硬皮马勃与黄硬皮马勃,其幼苗菌根侵染率均在80%以上,能够显著提高幼苗生长量、养分含量、光合效率(P<0.05),说明两者对于西南桦幼苗的亲和力及促生效果明显优于其它菌种,建议生产上将多根硬皮马勃和黄硬皮马勃应用于西南桦菌根化壮苗培育;4个西南桦无性系间外生菌根侵染率差异不显著(P≥0.05),但ECMF对无性系FB4、BY1的促生效应显著优于FB4+和A5。 (3)基于上述试验筛选出的优良AMF和ECMF菌种/菌株,以表现优异的无性系FB4为研究对象,设置根内球囊霉+多根硬皮马勃、摩西球囊霉HUN03B+根内球囊霉、多根硬皮马勃+黄硬皮马勃混合接种,根内球囊霉、多根硬皮马勃单接种以及不接种对照6个处理开展试验。这些优良菌种/菌株及其组合均能与西南桦幼苗形成菌根,菌根侵染率以根内球囊霉+多根硬皮马勃混合接种处理为最高,其丛枝和外生菌根侵染率分别为27.6%和78.3%,其次为多根硬皮马勃单接种处理(80.7%);根内球囊霉+多根硬皮马勃混合接种处理的幼苗生物量、根总长、地下部氮、磷含量、叶绿素含量、实际光合效率显著高于其它接种处理(P<0.05);其次为多根硬皮马勃单接种处理;非常有趣的是,ECMF多根硬皮马勃单接种处理的促生效果优于ECMF多根硬皮马勃和黄硬皮马勃混合接种,而AMF根内球囊霉与摩西球囊霉HUN03B混合接种效果优于AMF根内球囊霉单接种。 (4)设置可溶性磷施用量0、20、40、80、100、200 mg P·株-16个水平以及根内球囊霉+多根硬皮马勃接种与不接种两个处理,以西南桦无性系FB4幼苗为材料开展接种与施肥试验,根内球囊霉和多根硬皮马勃的菌根侵染率随着施磷量的增加呈现先增大后减小的趋势,分别以80和100 mg P·株-1施磷量处理为最高。在20~200 mg P·株-1施磷量范围内,接种株的生长、养分、光合生理指标均优于未接种株;在40、80和100 mg P·株-1时,接种株的生长量显著高于(P<0.05)未接种株,根系向更有利于水分和养分吸收的形态发展,植株体内养分累积量升高,光合作用增强;未接种株在200 mg P·株-1施磷量时,生长、养分、光合生理指标仍呈递增趋势,而接种株在施磷量为100 mg P·株-1时,各项指标大多增幅减小或出现下降趋势,200 mg P·株-1时,接种株生长受到抑制,由此可见,接种菌根真菌能够显著减少施磷量,在80~100 mg P·株-1施磷量范围内,菌根真菌接种对于西南桦幼苗的促生效果最佳。 (5)土著菌根真菌接种试验结果表明,4个无性系间幼苗菌根侵染率差异不显著(P≥0.05),而12个土接种处理间幼苗菌根侵染率差异显著(P<0.05),以S12土接种处理的幼苗菌根侵染率显著高于其它处理。无性系间和土壤处理间幼苗生长、根系特征、叶片养分、叶绿素含量、光合参数以及叶绿素荧光参数均存在显著或极显著差异(P<0.01),两者在苗高、叶面积、根总长、根生物量、叶片全磷(phosphorus,P)浓度、净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、水分利用率、叶绿素a含量、PSⅡ实际光合效率上存在显著交互作用;S12土接种处理的幼苗各项生长、叶片养分、叶绿素含量、光合和与叶绿素荧光参数指标均最高,绝大多数显著高于其它处理,与其高林分生产力相一致。无性系FB4、BY1幼苗的各项生长指标均显著高于FB4+和A5,说明其对各西南桦人工林样地土壤的适应性较强。相关分析亦显示,幼苗菌根真菌侵染率与生长、叶片养分、叶片总叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ最大光化学效率以及实际光化学效率呈显著正相关。 本研究筛选出根内球囊霉(Glomus intraradices)和摩西球囊霉(Glomus mosseae)HUN03B两个AMF优良菌株,多根硬皮马勃(Scleroderma polyrhizum)与黄硬皮马勃(Scleroderma flavidum)两个ECMF优良菌种,揭示出根内球囊霉+多根硬皮马勃混合接种和多根硬皮马勃单接种对于西南桦的促生效果最佳,探明接种菌根真菌能够显著减少施磷量,而且80~100 mg P·株-1施磷量范围内菌根真菌接种对于西南桦幼苗的促生效果最佳,探讨土著菌根真菌接种对于西南桦壮苗培育的可行性。研究结果可为西南桦菌根化壮苗培育乃至人工林可持续经营提供科学依据和技术支撑。今后拟以西南桦林下表土进行对比研究,揭示促生效果较佳的菌根真菌种类及其种间相互作用,进一步完善西南桦菌根化育苗技术。