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现代种植研究:菌根和增生真菌的双重接种可以提高洋葱的产量

作者:惠农圈
现代种植研究:菌根和增生真菌的双重接种可以提高洋葱的产量

一、简单介绍

土壤生物在土壤农业生态系统的运作中发挥着至关重要的作用。土壤生物群发挥的功能对土壤质量、作物生长和质量、抗病性,从而对作物生产系统的可持续性有重大直接和间接影响。

可持续农业的重点是开发新的综合农业实践,包括管理安全和环保的土壤微生物,促进多学科研究的发展。

在土壤微生物中,丛生菌根真菌(AMF)被视为可持续土壤植物系统的重要组成部分。然而,自“第一次绿色革命”见证了依赖高剂量施肥的农业集约化以来,对一般有益土壤微生物,特别是AM真菌的关注较少。

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菌根对可持续作物生产有很多好处。它可以作为生态生物肥料、对抗土壤传播病原体的生物控制剂、抵御有毒压力的生物保护剂或作为土壤抗侵蚀因子的土壤改良剂。

此外,目前正在探索菌根在作物生产中的新功能。例如,据报道,AM真菌有助于修复受污染土壤,例如有机磷农药,其浓度在全球范围内很高。

正如最近对绿洋葱的研究所显示的那样,AM真菌在减少植物组织中的有机磷农药残留方面显示出有希望的潜力。

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传统农业的土壤管理实践,如耕作、高剂量使用系统性杀真菌剂和可溶性磷酸盐肥料,土著AMF人口往往会减少。

这些做法根据有利于AMF生存和发展的条件进行选择。与低输入系统相比,AMF生物多样性在高输入系统中往往会减少。

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二、材料和方法

在莱德尼采园艺学院的野外条件下进行了盆栽实验。洋葱的种子“ALICE”(SEMO a.s.)于2月24日播种,幼苗于4月23日种植到实验性的10升盆中。

对于播种和盆栽实验,我们使用了由沸石组成的无菌基质混合物:泥炭:树皮芯片:膨润土(3:3:2:1;v/v/v/v)。基底灭菌是通过伽马辐射完成的。

底物的基本化学和物理特性为75.76%的干物质。在种植幼苗之前,根据化学分析,用660毫克氧化磷施肥基质,并用每盆5.4克碳酸钙进行修饰,以达到pH值=6.4。

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微生物治疗包括两个因素的组合:(1)AM真菌治疗(AMF)——混合Glomus sp.接种(M1)或单分离物(M2);(2)预先接种了破坏性真菌(S)的树皮芯片。

措施M2是G.根内放射BEG140的单真菌接种。措施S代表预先接种了嗜酸真菌的树皮芯片。对木材分解有效的增生真菌。

在非无菌松树皮芯片上接种了混合物(1:3.3,v/v),并在25°C下生长3个月。AER-1菌株于2005年来自一个果体,并根据形态特征和ITS rDNA序列相似性与AM905094和AY194531。

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测试的最终治疗方法是Ctrl、M1、M2、S和S + M1、S + M2两种具有腐植性修饰剂的菌根接种剂的组合。6种处理中每种涉及7个锅复制,每个锅包含3个幼苗。

真菌接种由Symbiom s.r.o公司提供。菌根接种作为栽培基质、定植根和菌丝体碎片的混合物的混合物添加,剂量为120克,剂量进入每株苗下约3厘米的每个种植孔。

将预先接种了破坏性真菌的树皮芯片添加到种植盆底部,数量为500毫升,与每10升锅2.5升的栽培基质混合。

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三、菌根和增生真菌的双重接种可以提高洋葱的产量和营养价值

通过三次实验接种处理显著增强球茎新鲜生物量测量的洋葱生长。M1混合处理的新鲜重量最高,与对照组相比,新鲜生物量增加了近100%。

与对照相比,双重接种在两种治疗中的有效性都显著增加50%以上。最低的球茎产量是在对照和接种嗜酸真菌或G.内辐射M2接种的治疗中。

除对照的非接种洋葱植物外,所有接种处理的洋葱植物的根都被定植。不出所料,涉及菌根接种的治疗的定殖率最高。分别为M1 74.3 ± 10%,M2 27.2 ± 16.2%,S + M1 63.3 ± 7.3% S + M2 82.6 ± 10.4%。

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观察到的仅接种皂痿的植物的AM定植是相当出乎意料的,但由于实验在室外进行,无法完全阻止由空气传播的菌根引起的AM定植。

菌根定殖增强了产量反应,并在AM定殖和洋葱球茎生长之间观察到很强的相关性。关于不同接种治疗下植物的营养价值。

这些值要么受到接种治疗的积极影响,要么没有显著变化。内放射接种本身没有增强TAC,但当与破坏性真菌结合时,确实会导致TAC增加。

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球茎组织中营养重要元素的含量因微生物处理而得到增强。与对照植物相比,M2处理的球茎中的Mg含量显著增加。

在K含量的情况下,与对照植物相比,涉及AMF混合接种和腐植处理的处理组合的值显著增加。

Ca和Na的含量没有受到接种治疗的显著影响,平均分别达到46.5 ± 13.5和18.7 ± 5.9。洋葱中的维生素C含量没有受到接种处理的影响,其值从11到20毫克不等,平均值为15.1±4毫克。

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四、菌根和增生真菌的双重接种提高洋葱的产量的原理

洋葱被认为是对AMF高度敏感的植物。报告的一些增长远高于我们研究中观察到的,与对照、未接种的植物相比,用M1混合接种治疗仅高两倍。

Hayman和Mosse记录了与非菌根植物相比,菌根植物的重量增加了18倍。洋葱有一个粗糙的根系,没有根毛。

由于P吸收不足,因此生长不足,此类植物通常是强制性菌根作物,在没有AMF的情况下无法完成其生命周期。菌根帮助根系如此浅稀疏的植物增加磷的吸收。

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AM真菌在不同程度上能够通过酸化土壤来促进磷的可用性,从而开发养分区中的磷,并促进宿主植物的生长和发展。

在荷兰进行的传统管理下对洋葱的广泛调查发现了丛生率和洋葱产量之间存在类似的强相关性,但在有机管理的田间种植的洋葱的相关性要低得多。

AMF通过与其他土壤生物的多次相互作用,以不同的方式直接或间接影响土壤生态系统。虽然它们不是皂螂,但AMF可以提高有机材料的分解速度。

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通过与其他土壤微生物的相互作用间接影响分解。据报道,AMF和腐植性真菌之间的各种相互作用。

特别是毛滴虫现在是人们关注的焦点,因为它对根病原体的对抗作用,以及与AMF可能有助于促进植物生长的协同相互作用。

选择本研究中使用的腐植真菌是因为它们是木材和垃圾的有效腐植腐分解剂。据我们所知,这是首次与AMF接种一起用于改善蔬菜植物的这种预接种在树皮芯片上的滋养基底菌真菌组合。

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在过去的几十年里,微生物治疗,特别是菌根带来的营养质量的改善越来越受到关注。例如,Nell等人报告了与本研究中使用的相同的混合接种对生产二级代谢物的积极影响。

最近的研究还表明,AM植物可能含有更多营养重要元素。例如,AMF接种显著增加了三叶橙的总干重、叶P、K、Ca、Mg、Fe、Cu和Mn含量。

幼苗,或生菜中的Cu和Fe含量。K、Ca、Mg和Fe含量的增加也被发现是AMF和破坏性真菌双重接种的影响。

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研究人员最近记录了AM对作物收获部分具有抗氧化特性的不同组化合物含量的积极影响,例如洋葱束中的有机硫化合物、花青素、类胡萝卜素,以及在较小的程度上,生菜中的酚类。

在野外条件下,丛生菌根真菌可能支持有机硫化合物的生产。在我们的研究中,我们只测量了总抗氧化能力,而不是特定化合物或化学物种,因此我们无法确定观察到的增加应归因于哪个物种。

AMF接种对可持续农艺管理可能变得非常重要,特别是在本地接种效率低下的情况下。在之前的五个实地实验中,观察到AM接种非本地物种对洋葱植物生长和菌根定殖的积极影响。

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在过去的几十年里,菌根行业一直在开发一系列菌根产品,尽管对接种质量的担忧仍然存在。引入AMF能否以菌根共生体在自然田野条件下有效的生存的争论仍在进行中。

真菌ITS的测序已经为2年后接种的AMF的持久性提供了几条证据。应用AMF接种剂的另一个担忧是降低因引入的非本地真菌菌株而与本土真菌竞争而造成的AMF多样性。

来自特定生态系统的孤立本地AMF菌株的调谐AM接种的应用可以克服这个问题,并且已经成为一些商业公司的战略。

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五、结论

我们的结果支持以下结论,即含有AMF和与有机物一起供应的杀虫真菌的双微生物接种之间存在协同效应。

这种生态种植方式可以改善洋葱植物的参数及其在可持续生产中的营养价值。正确调整宿主植物、AMF和腐植性真菌的反应基因型不仅可以增加生物量,还可以改善营养质量。

我们认为,这种涉及菌根和杀虫真菌以及有机物供应的协同双真菌接种不仅对洋葱,而且对整个作物的可持续、环保生产系统具有很高的潜力。

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